Dziś coś więcej o ICP OES - inductively coupled plasma optical emission spectroscopy.
Krótko: produkujemy plazmę o temperaturze około 10 000 K (10 273,15 st.C), wrzucamy tam rozpuszczoną próbkę a atomy zaczynają świecić w charakterystycznyn dla danego pierwiastka kolorze. Ten sam efekt możemy zobaczyć paląc różnego rodzaju materiały.
Długo: roztwarzamy próbkę tak, abyśmy mieli tylko ciecz. Ta ciecz (roztwór) jest następnie pompowany do nebulizatora (rozpylacza), gdzie przy pomocy gazu neutralnego (zazwyczaj argon) tworzy się mgiełka, która wpada do komory. Nad komorą znajduje się lanca nad czubkiem której tworzy się "płomień" plazmy stabilizowany polem magnetycznym wytwarzanym przez cewkę owijającą się dookoła.
Z komory natryskowej mgiełka jest zasysana do lancy i trafia w plazmę. Tam poszczególne atomy wchodzą w stan ekscytacji co powoduje ich świecenie w określonym kolorze - i faktycznie, patrząc na płomień widać zmiany jego koloru zależne od tego jaki roztwór puszczamy.
Oczywiście rejestracją długości emitowanych fal zajmuje się odpowiedni sprzęt optyczny, a nie robimy tego "na oko"
I teraz - każdy pierwiastek ma określone długości fal, które emituje w tych warunkach. Zazwyczaj jest kilka różnych długości fal, które różnią się intensywnością oraz sąsiedztwem fal innych pierwiastków. Intensywność "świecenia" zależy również od stężenia - im wyższe stężenie tym mocniejszy "pik" we wszystkich długościach fal dla danego pierwiastka.
Przykład:
Interesuje nas glin. Spodziewamy się stężenia około 0,5%, więc raczej niska intensywność. Mamy do wyboru 167nm, 309nm oraz 394nm. 167nm i 309nm dają wysoką intensywność, 394nm niską intensywność (proporcjonalnie do stężenia), więc wydaje się, że 167nm albo 309nm to najlepszy wybór.
Wiemy jednak, że w próbce jest 90% żelaza - dużo i jedna z długości fal żelaza leży po sąsiedzku z 167nm glinu. Najprawdopodobniej więc pik żelaza zasłoni pik aluminium. Mamy też 309nm, ale tutaj z kolei po sąsiedzku leży linia sodu, a że przygotowujemy próbkę przez stapianie z nadtlenkiem sodu, więc i sodu w roztworze będzie aż nadto. I znów pik sodu zasłoni pik aluminium.
Zostaje nam linia 394nm, gdzie glin jako sąsiadów ma uran i tor. Nie powinno więc być żadnych interferencji
Mamy teraz wybraną długość fali więc możemy zmierzyć pole powierzchni pod pikiem. Potem porównujemy pole powierzchni pod pikiem wytworzonym przez próbkę z polami powierzchni pod pikami ze standardów - w tym wypadku użyłbym 0%, 0,5% i 1% glinu w roztworze. Z odpowiednich proporcji wyliczamy stężenie glinu w próbce.
ICP było moją ulubioną techniką analityczną. Aż nie "wsiąkłem" w XRF
Obie techniki zresztą świadczą o tym, że ludzka inwencja, zaradność i ciekawość świata nie ma granic. Nigdy nie przestanie mnie to zadziwiać. I cieszy mnie to
P.S. zaznaczam, że na potrzeby Hejto wiele kwestii upraszczam i skracam. Na korepetycjach wytłumaczę dokładniej
#analitykachemika
Na zdjęciu nebulizator z komorą (na dole) a w skrzynce zamknięta jest lanca z cewką.
Od chemii analitycznej chyba nie było dla mnie nic gorszego na studiach. Nawet nie dlatego, że to trudne czy skomplikowane tylko metody nauczania były przestarzałe i kompletnie niezwiązane z metodami analitycznymi choćby z lat 80 :v
Ja to miałem na fizyce ciała stałego, jedene z fajniejszych laborek imho, po backscatteringu rentgenowskim.
@Kahzad dzięki za wpis! Standardy są po prostu kolejnymi próbkami? I to czyste roztwory, jeśli spodziewaliście się też żelaza w próbce to do standardu go nie dodajesz?
@Papa_gregorio standardy to roztwory w których dokładnie wiem co dodaje. I najlepiej żeby były jak najbliższe próbce, więc jeżeli jest to próbka żelaza z domieszkami to standardy robimy tak, żeby bazą było żelazo - czyste (analitical grade - mamy takie 99,999% czystości) a potem dodajemy inne pierwiastki korzystając z certyfikowanych roztworów mianowanych. Zazwyczajgłowny pierwiastek interesuje nas mniej niż domieszki - często klientowi wystarczy wynik "by difference", czyli od 100% odejmujemy inne pierwiastki, które nam wyszły w badaniu.
@Kahzad pokaż jak wygląda wykres z tymi pikami.
@myoniwy proszę bardzo
@Kahzad podziałka co 2 pm? Czym to jest mierzone? Siatka dyfrakcyjna czy coś innego?
@myoniwy pozioma oś to nanometry - długość fali. Intensywność zaś, pionowa oś, jest bez jednostek - zależy jakoś od natężenia padającej fali, ale nie wiem jak to jest wyliczane.
@Kahzad a nie mogliście tak przygotować próbki żeby sód nie zasłaniał? Pytam bo się nie znam
@Felonious_Gru jasne, że się da
Ale wtedy, na przykład, roztwarzanie jest bardziej skomplikowane - potrzeba 3 różnych kwasów zamiast jednego.
Zawsze się da inaczej, ale czasem jest to metoda bardziej czasochłonna, albo materiało chłonna.
Rozwinę to w następnym wpisie.
Za tak brudne ICP by u nas wywalili cały zespół xD
@Eldurn a u nas takie ICP chodzi właściwie cały czas. I mamy jeszcze dwie inne maszyny
Zresztą więszość to po prostu korozja i tego nie doczyścisz.
@Kahzad Domyślam się, wiele zależy od branży w której siedzisz, przemysłowy lab rządzi się swoimi prawami
@Eldurn u nas jak klientowi się nie podoba to może spadać
Lab jest certyfikowany, papierologia się zgadza, wyniki się zgadzają, wnętrze urządzenia - czyli to, co się liczy, jest czyste. A że plamy są? Się używa, się brudzi
Oczywiście wszelkie wycieki są usuwane i czyszczone, ale bez przesady. To co widać to z normalnej eksploatacji wynika. I jest czyste, choć może faktycznie nie wygląda
Jak się wytwarza plazmę o tak wysokiej temperaturze?
I drugie pytanie, jak byś zbadał zawartość rtęci w jakimś na przyklad, powiedzmy, suplemencie diety 😉
@HolenderskiWafel 1. Nie mam pojęcia
Wiem tyle, że płynie sobie argon, cewka RF jonizuje ten gaz, następuje wyładowanie, które odpala płynący i zjonizowany gaz i mamy "płomień".
2. Biorę gram próbki (drobny pył), zalewam mieszanką HCl i HNO3, gotuję, rozcieńczam do 100 ml, filtruję i analizuję. Byłaby to rtęć rozpuszczalna w ww. kwasach. Tak najprościej i najszybciej.
Aha, czyli to zjonizowany gaz ma taką temperaturę. A rtęć to znaleźli w kreatynie SFD, wyszło im 1,3 mg/kg. Biznes by się dalej świetnie kręcił gdyby nie ci przeklęci laboranci xD
@HolenderskiWafel czyki wyszedł im 1,3 ppm. To bardzo mało. I łatwo o błąd przy takiej ilości. Jaką mieli niepewność pomiarową?
@Kahzad 0,2 mg
@Kahzad ta metodyka jest opisana jako "Oznaczanie zawartości arsenu, kadmu, rtęci i ołowiu metodą spektrometrii mas z plazmą wzbudzoną indukcyjnie (ICP-MS) po mineralizacji ciśnieniowej" czyli też zaczynają od plazmy
@HolenderskiWafel wygląda sensownie. Najpierw roztworzyli próbki w mikrofali - to oznacza "mineralizacja ciśnieniowa"
A co do rtęci w kreatynie. Zgaduję, że SFD ma problem z dostawcą mięska. Możliwe, że wykorzystywali odpady rybne do produkcji i taki jest skutek, choć spodziewałbym się również podniesionego poziomu kadmu w takim wypadku. W każdym razie muszą zmienić dostawcę
@Kahzad pytanie, po co i czy jest popyt?
@Czemu jak wyżej napisałem. Mamy trzy ICP, bo korzystamy właściwie cały czas. I musi być jeden w zapasie, bo musimy właściwie analizować coś codziennie i nie chcemy żadnych opóźnień. To są dziesiątki, jeżeli nie setki próbek dziennie.
Głównie badanie składu metali - różnych. Od stopów aluminium poprzez stopy niklu, miedzi aż po żelazo/stal.
@Kahzad chyba pomyliłeś Kelviny z Celsiuszami. Swoją drogą przeliczanie ich w połączeniu ze słowem 'około', w sytuacji gdzie różnica to zaledwie 3%, chyba nie ma sensu
@nyszom masz rację, słuszna uwaga.
10 000 Kelvinów to 9726.85 stopni Celsjusza. Podałem obie wartości, gdyż większość ludzi operuje właśnie na Celsjuszach.
Zaloguj się aby komentować