Analytisk kemi
Vilka faktorer är orsaken till att man inte kan bestämma pH med stor noggrannhet vid lågt pH
Syrafel: Vid lågt pH (längre än 1) är det så mycket vätejoner och alla binder i princip till de silanolgrupper som finns på ytan av elektrodens glasmembran. Det innebär att nästan alla dessa grupper blir positivt laddade. Även om man ökar mängden vätejoner genom att sänka pH ytterligare så förändras inte laddningen på membranets yta i samma utsträckning, jämvikten förskjuts åt höger, vilket innebär att alla grupper redan är protonerade. Det uppmätta pH-värdet blir för högt, och felet kan vara så stort som en halv pH-enhet.
Vilka faktorer är orsaken till att man inte kan bestämma pH med stor noggrannhet, vid högt pH?
Alkalinetetsfel: Vid högt pH (>10 eller 11, beroende på typ av elektrod) finns det väldigt få vätejoner och istället hög koncentration av negativa hydroxidjoner och finns det också höga halter av positiva katjoner (exempel Na+ och K+). Dessa katjoner kan binda till ytan av glasmenbrantet på samma sätt som vätejoner gör. Jämvikten förskjuts åt höger, vilket betyder att fler positiva laddningar bildas på ytan av glaset. Eftersom katjonerna binder till glasytan blir laddningen på ytan för låg. Även höga koncentrationer av hydroxidjoner kommer elektroden inte att registrera en motsvarande hög laddning på glasytan. Det uppmätta pH-värdet blir för lågt och felet kan bli så stort som en hel pH-enhet.
Beskriv alla viktiga beståndsdelar i en kombinationselektrod.
Glaselektrod: Används för att mäta pH i olika lösningar. Den består av en glasrörselektrod som innehåller en buffertlösning (Vanligtvis kaliumklorid) för att hålla pH-mätningen stabil. Inuti finns också en referenselektrod, oftast gjord av silverklorid.
Referenselektrod: Är en slags referenspunkt för mätningen. Den jämför den elektriska signalen från glaselektroden med en känd referensspänning, vanligtvis skapad av silverklorid i en kaliumkloridlösning.
Glasmembran: Det är ett skydd för den känsliga delen av glaselektroden, den släpper igenom joner från provet så att de kan interagera med buffertlösningen inne i elektroden och skapa den elektriska signalen för pH-mätningen.
Kontaktlösning: Används för att se till att det finns en bra elektrisk anslutning mellan provet och elektroden. Det är en slags elektrolytlösning.
Ensidigt test
Ett visst värde är större än den andra (minskar eller ökar kan det stå i frågan)
Tvåsidigt test
Om det är skillnad mellan vardera (står skillnad i frågan)
Ett masspektrometer (MS) system består minst av en jonkälla, ett massfilter och en detektor. Beskriv kortfattat funktionen med de tre olika delarna i MS systemet.
- Jonkällan är den del av masspektrometern där provet joniserar, det vill säga där det omvandlas till joner.
- Massfiltret är en komponent som används för att separera joner baserat på deras massa-till-laddningsförhållande (m/z) ex. kvadrupoler eller time-of-flight (TOF).
- Detektorn registrerar och mäter joner som passerar genom massfiltret
Ge exempel på två jonkällor vid masspektroskopi.
Elektrosprayjonisering (ESI): Skapar joner genom att spruta en lösning av provet genom en högspänningskapillär, där droppar bildas och avdunstar, vilket resulterar i jonisering av molekylerna.
Elektronjonisering (EI): Använder en upphettad filament för att skjuta elektroner mot provmolekyler, vilket avlägsnar elektroner och bildar positiva joner.
total ion current (TIC) eller selected ion monitoring (SIM)
Totaljonström (TIC): Mäter den totala intensiteten av alla joner som detekteras under en mätning. Det ger en övergripande bild av alla joner som finns i provet.
Vald jonövervakning (SIM): Fokuserar på att övervaka specifika joner av intresse, vilket ger en mer selektiv analys. Istället för att mäta alla joner mäter SIM bara ett urval av dem, vilket ger mer detaljerad information om specifika föreningar.
Beskriv den huvudsakliga skillnaden i hur joner separeras i kvadrupol- och time of flightinstrument för masspektrometri.
Det sätt på vilket joner separeras och mäts. Kvadrupolmasspektrometrar använder selektiv jonretention genom varierande elektriska fält, medan time-of-flight-instrument mäter flygtiden för joner för att bestämma deras m/z-förhållande.
Förklara vad ströljus är och hur det kan ge upphov till avvikelse från linjäritet i samband med absorbansmätningar. Är ströljus allvarligare som felkälla vid hög eller vid låg provabsorbans. Motivera!
Ströljus är oönskat ljus som detekteras av mätinstrumentet och kan orsaka avvikelser från linjäriteten i absorbansmätningar. Detta beror på att ströljuset bidrar till den totala signalen, vilket kan överskatta absorbansen, särskilt vid låga provabsorbanser. Ströljus är vanligtvis allvarligare som felkälla vid låg provabsorbans jämfört med hög provabsorbans. Det är viktigt att kompensera för ströljus genom att använda blanka mätningar och att kalibrera instrumentet regelbundet för att säkerställa korrekta mätresultat.
Diode-array- instrument jämfört med det konventionella UV/VIS-instrumentet
Diode-array-instrument använder en detektor som kallas en diodmatris, vilket gör det möjligt att mäta absorbans över ett brett spektrum av våglängder samtidigt. Detta gör att användaren kan erhålla ett fullständigt absorbansspektrum på kortare tid jämfört med traditionella instrument, som kräver att varje våglängd mäts separat.
Traditionella UV/VIS-instrument använder en monokromator för att välja en specifik våglängd att mäta absorbansen vid. Detta innebär att mätningarna görs våglängd för våglängd, vilket kan ta längre tid att samla in data över ett brett spektrum.
Fördel: Diode-array-instrumentet kan mäta hela absorbansspektrumet samtidigt.
Nackdel: dyrare än traditionella UV/VIS-instrument på grund av den mer avancerade teknologin som används. Därför kan den högre initiala kostnaden vara en nackdel för laboratorier med begränsade budgetar.
Förklara vad headspace injektioner är samt hur de fungera. Spekulera varför det är en bra lösning i fall som innehåller alkohol?
teknik som används för att analysera föreningar som är flyktiga eller lösliga i en gasfas, men inte direkt lösliga i vätskefasen.
För att utföra en headspace-injektion:
Provplaceras i en slutet behållare, vanligtvis en vial, och uppvärms till en kontrollerad temperatur.
Uppvärmningen orsakar att flyktiga föreningar i provet övergår till gasfasen och samlas i det slutna utrymmet ovanför vätsken, kallat "headspace".
När provet är jämviktat, tar ett instrument en gasprov från headspace och injicerar det i GC-systemet för analys.
I fallet med alkoholbestämning i vin kan headspace-GC vara en bra lösning eftersom alkoholer är flyktiga föreningar och kan lätt avdunsta från vinet till headspace-fasen. Detta möjliggör en enkel och snabb analys av alkoholinnehållet i vinet utan behov av förberedelse eller provbehandling som krävs för att separera alkoholen från andra komponenter i vinet
Vilka för och nackdelar kan en hög flamtemperatur ge vid mätningar med flamemmisions- och absorptionsspektroskopi? Hur kan man styra temperaturen i flamman vid nämnda tekniker?
Fördelar med hög flamtemperatur:
Förbättrad atomisering för ökad känslighet.
Minskning av kemiska interferenser för renare spektra.
Nackdelar med hög flamtemperatur:
Risk för termiskt sprut och minskad signalstyrka, där partiklar av provet förstörs eller förångas för tidigt, vilket kan leda till en minskad signalstyrka och försämrad precision.
Begränsning av det linjära dynamiska området.
Styrning av flamtemperaturen:
Justering av gasflöden för att öka eller minska temperaturen.
Optimering av bränsle-oxidationsmedelförhållandet.
Användning av kylare för att kontrollera temperaturen.
Vissa ämnen som absorberar strålning i UV/VIS-området kan ibland också avge flourescenstrålning. Ange hur de ämnena som även har flourescenstrålning skiljer sig strukturellt från de ämnen som bara har UV/VIS-absorbans.
Ämnen med både UV/VIS-absorbans och fluorescensstrålning har vanligtvis konjugerade strukturer, vilket innebär en alternans av enkel- och dubbelbindningar eller andra elektronfattiga grupper som möjliggör resonansstabilisering av elektroner. Denna strukturella egenskap tillåter dem att absorbera ljus i UV/VIS-området och emittera ljus som fluorescens efter excitation.
I GC-laboration visar det sig att substansernas retentionstid skiljer sig avsevärt från varandra vid isotermiska körningar. Vad gör du åt detta?
Optimering av driftsförhållandena: Kontrollera och justera parametrarna för den isotermiska körningen, såsom temperatur och gasflöde, för att se om en optimering kan minska skillnaderna i retentionstider mellan substanserna.
Ändring av kolonn: Om problemet kvarstår kan det vara användbart att överväga att byta till en annan kolonn med olika egenskaper, såsom längd, diameter eller fas. En annan kolonn kan ge bättre separation och mer jämn retention för substanserna.
Ge förslag på en gaskromatografidetektor
FID (Flame ionization detector) mäter den elektriska strömmen som genereras när organiska föreningar bränns i en vätgaseld. När föreningarna passerar genom elden bryts de ner och bildar joner och elektroner. Elektronerna strömmar sedan genom en extern krets och genererar en elektrisk signal som är proportionell mot koncentrationen av föreningarna som passerar genom detektorn.
FID-detektorn är idealisk för analys av alkoholer eftersom de genererar en stark och karakteristisk signal på grund av deras höga kol- och väteinnehåll. Detektorn har också en hög känslighet och en bred dynamiskt område, vilket gör den lämplig för att detektera alkoholer med olika koncentrationer i provet.
Ge exempel på 2 vanliga jonkällor vid mass spektrometri och beskriv deras respektive funktion kortfattat.
Elektrosprayjonisering (ESI): Används främst för jonisering av stora och polära molekyler, såsom proteiner, peptider och oligonukleotider. ESI är mycket användbart för analys av biologiska föreningar och är vanligt förekommande inom proteomik och metabolomik.
Elektronjonisering (EI): Används främst för jonisering av mindre och mindre polära molekyler, såsom organiska föreningar och små molekyler. EI-producerar ofta karakteristiska fragmentjoner som används för identifiering av föreningar.
Quenching kan förekomma vid flouroscensmätningar. Beskriv detta fenomen samt vilka effekter det kan ge. Motivera!
Quenching i fluorescensmätningar är när något ämne interagerar med den fluorescerande molekylen och minskar dess fluorescensintensitet eller livslängd. Det kan hända av flera anledningar, inklusive bildandet av stabila komplex eller energiöverföring som gör att ljuset slocknar snabbare. Effekterna av quenching kan vara minskad känslighet i mätningarna, felaktiga resultat och svårigheter att korrekt identifiera ämnen. För att undvika quenching är det viktigt att optimera experimentella förhållanden och välja lämpliga kemikalier.
HPLC: hur påverkas retentionsfaktorn för ett givet ämne av en högre flödeshastigheten hos den mobila fasen som trycks genom packningsmaterialet i kolonnen?
När flödeshastigheten ökar genom kolonnen, minskar retentionsfaktorn. Detta beror på att ämnet spenderar mindre tid i kolonnen vid högre flödeshastigheter, vilket resulterar i kortare retentionstider. Högre flödeshastigheter innebär snabbare transport av ämnet genom kolonnen, vilket minskar den tid som ämnet har för att interagera med den stationära fasen och därmed minskar dess retentionstid.
Vilken separationsterm (selektiviteten α, retentionstid eller upplösningen Rs) är bäst för att använda för att jämföra olika kolonners förmåga att separera två ämnen ifrån varandra.
Upplösningen (Rs) är ett mått på hur effektivt två närliggande toppar separeras från varandra och beräknas som skillnaden i retentionstider mellan två närliggande toppar dividerat med den genomsnittliga bredden på topparna. Ju högre upplösning, desto bättre är separationen mellan topparna.
Hur påverkas upplösningen (Rs) mellan två toppar av att flödeshastigheten hos den mobila fasen fasen ändras?
Vid ökande flödeshastighet ökar normalt sett bredden på topparna, vilket resulterar i en minskad upplösning (Rs) mellan topparna. Detta beror på att ökad flödeshastighet kan öka tidsspridningen och därmed orsaka en bredare toppbredd. Som ett resultat kan två närliggande toppar börja överlappa varandra, vilket minskar upplösningen mellan dem.
Vid HPLC separationer kan man få problem med osymmetiska toppar ir form av svansning (eng. tailing). Beskriv vad detta beror på och vad man kan göra för att minska på svansningen.
Om den stationära fasen inte interagerar jämnt med analyten kan det resultera i svansning. Detta kan bero på att den stationära fasen är ojämnt packad i kolonnen eller att det finns icke-ideala växelverkningar mellan analyten och den stationära fasen.
För att minska detta:
- Kontrollera att kolonnen är jämnt packad och att den stationära fasen är korrekt förberedd. Detta kan hjälpa till att säkerställa jämn interaktion mellan analyten och den stationära fasen.
- Genom att justera sammansättningen av den mobila fasen kan man förbättra interaktionen mellan analyten och den stationära fasen, vilket kan minska svansningen. Det kan vara värt att prova olika lösningsmedel, buffertar eller tillsatser för att optimera separationen.
Du har ett antal alkoholer med olika kolvätelängder med kokpunkter som varierar från 70 till 210 °C. Du skall sätta upp ett gaskromatografiskt system för separation av de olika alkoholerna (ca 15 stycken) ifrån varandra för att kvantitera alkoholerna.Vilken typ av stationär fas i kolonnen skulle du då välja. Motivera! Ge förslag på en gaskromatografidetektor som skulle fungera bra för denna separation. Beskriv principen för den och motivera ditt val.
En kolonn med en polar stationär fas, såsom en kolonn med polyetylenglykol (PEG) eller cykliska siloxaner, skulle främja växelverkningar mellan analytmolekylerna och den stationära fasen och därmed möjliggöra effektiv separation av de olika alkoholerna.
En detektor som skulle fungera bra för denna separation är en massdetektor, särskilt en flygtidsmassdetektor (TOF-MS). Principen för TOF-MS är att den mäter tidsskillnaden för flygningen av joner genom en elektrisk fält (driftsrör) efter jonisering. Den laddade molekylen accelereras genom driftsröret och dess flygtid är proportionell mot dess massa/laddningsförhållande (m/z). TOF-MS ger hög känslighet, bred detekteringsomfång och hög upplösning, vilket gör det till ett idealiskt val för att detektera och identifiera de olika alkoholerna med hög precision och känslighet.
Varför tillsätter man en buffert till lösningar ex CDTA
Bufferten hjälper till att hålla pH-värdet stabilt.
Genom att använda en buffert minimerar man förändringarna i pH som kan ske i vissa reaktioner genom att absorbera eller neutralisera de vätejoner eller hydroxidjoner som genereras av reaktion
Buffertar kan också minska eventuell störning från andra ämnen i lösningen som kan påverka pH. Detta är särskilt viktigt i analytiska eller experimentella sammanhang där man vill isolera effekterna av en specifik reaktion eller process.
Många biokemiska reaktioner är pH-känsliga och kräver en specifik pH-miljö för att vara mest effektiva. Genom att använda en buffert kan man skapa och bibehålla den optimala pH-miljön för enzymaktiviteten.