7-UVVIS.pdf spekrofotometrija instrumentalne metode analiza hemija prirodnih organskih jedinjenja
INSTRUMENTALNE METODE1
-
Upload
festina-lente -
Category
Documents
-
view
94 -
download
2
description
Transcript of INSTRUMENTALNE METODE1
16.10.2015.
1
Code: BAM 0212 (037) Naslov predmeta: ODABRANE
INSTRUMENTALNE METODE HEMIJSKE
ANALIZE U MEDICINSKOJ PRAKSI
Nivo: dodiplomski Godina: II Semestar: III ECTS kredita:
1
Status: izborni Sedmica: 15 Ukupno sati:
30
Nastavnici I suradnici: Prof. dr Fehim Korać, str. sur Eldina Đulić
1. Ciljevi predmeta Cilj predmeta je upoznati studenta sa:
osnovnim fizikalnim zakonitostima koje se primjenjuju u instrumentalnim
metodama hemijske analize
korištenjem fizikalnih zakonitosti u svrhu razvijanja metoda hemijske analize
etabliranim eksperimentalnim metodama kvalitativne i kvantitativne hemijske
analize
aparaturama za izvođenje odabranih metoda hemijske analize
vještinama izvođenja odabranih metodskih analiza važnih za medicinsku praksu.
2. Svrha predmeta Svrha predmeta je da student usvoji osnovna znanja potrebna za razumijevanje
kvalitativnih i kvantitativnih hemijskih analiza koja se primjenjuju u medicinskoj
dijagnostici, te ovlada praktičnim vještinama i manipulacijama koje se provode u
hemijskoj analizi, kao što su:
pravilno uzimanje uzorka
pravljenje (koncentriranje ili razblaživanje) uzorka
pripravljanje uzorka određene koncentracije koji se može mjeriti pripadajućom
aparaturom
pripremanje standardnih rastvora za detekciju (kvalitativnu i kvantitativnu)
standardnih rastvora
baždarenje aparatura
očitavanje rezultata na aparaturi
priprema i korištenje instrumenata aparatura i drugog pribora
vođenje dnevnika eksperimenta kroz propisane procedure
interpretacija dobivenih rezultata.
16.10.2015.
2
3. Ishodi učenja Kroz nastavu predmeta „Odabrane instrumentalne metode hemijske analize u medicinskoj
praksi” studenti će usvojiti sljedeća znanja:
Modul 1. SPEKTROSKOPSKE METODE
Cilj modula je upoznavanje studenta sa osnovnim zakonitostima koje obuhvataju međusobnu
interakciju mase i energije zračenja i njihove praktične primjene u odabranoj hemijskoj analizi.
Modul 2. ELEKTROHEMIJSKE METODE
Cilj modula je upoznavanje studenta sa teorijskim osnovama električne prirode analiziranih
komponenti, kao što su: redoks reakcije, elektrodni potencijal, elektrohemijska ćelija i njihove
praktične primjene u odabranoj elektro-analitičkoj metodi hemijske analize.
Modul 3. SEPARACIONE METODE
Cilj modula je upoznavanje studenta sa teorijskim osnovama razdvajanja i identifikacije komponenti
nekog složenog sistema na fenomenu različitosti adsorpcije pojedinih komponenti sistema i praktična
primjena tih zakonitosti u različitim metodama.
5.Metode procjene
znanja
Znanje i vještine ocjenjuju se kontininuirano u toku semestra i kroz završni ispit.
Studenti su obavezni da pristupe svim oblicima provjere znanja tokom semestra.
Kontinuirana provjera znanja
Kontinuirana provjera znanja obuhvata: parcijalni ispit prvi dio (teorija) i praktični ispit.
Parcijalni ispit 1. dio (teorija)
Parcijalni ispit 1. dio se polaže pismenim putem i uključuje 15 MCQ, 5 pitanja po tipu dopune i 3 eseja ili zadatka. Odnosi se na provjeru
znanja usvojenog kroz modul 1. Svako MCQ pitanje nosi 1 bod, svako pitanje po tipu dopune nosi 2 boda, a uspješno urađen svaki esej ili
zadatak nosi 5 bodova. Student može osvojiti maksimalno 40 bodova po ovom tipu provjere znanja. Student mora osvojiti minimalno 22 boda
da bi se ovaj dio ispita smatrao položenim.
Parcijalni ispit 1. dio (teorija)
Parcijalni ispit 1. dio se polaže pismenim putem i uključuje 15 MCQ, 5 pitanja po tipu dopune i 3 eseja ili zadatka. Odnosi se na provjeru
znanja usvojenog kroz module 2 i 3. Svako MCQ pitanje nosi 1 bod, svako pitanje po tipu dopune nosi 2 boda, a uspješno urađen svaki esej ili
zadatak nosi 5 bodova. Student može osvojiti maksimalno 40 bodova po ovom tipu provjere znanja. Student mora osvojiti minimalno 22 boda
da bi se ovaj dio ispita smatrao položenim.
Praktični ispit
Praktični ispit podrazumijeva procjenu usvojenih vještina odrađenih kroz module 1, 2 i 3. Evaluacija usvojenih vještina će se vršiti kroz
predhodno definisanu listu provjere, koja sadrži 10 MCQ pitanja, 4 pitanja po tipu dopune i 3 eseja ili zadatka. Svako MCQ pitanje nosi 1 bod,
svako pitanje po tipu dopune nosi 1 bod, a uspješno urađen svaki esej ili zadatak nosi 2 boda. Student može osvojiti maksimalno 20 bodova u
ovom obliku kontinuirane provjere znanja i vještina. Student mora osvojiti minimalno 11,0 bodova da bi se ovaj dio ispita smatrao položenim.
Završni ispit
Student koji nije ostvario dovoljan broj bodova tokom kontinuirane provjere znanja ili nije zadovoljan dobivenom ocjenom, pristupa polaganju
završnog ispita. Završni ispit student polaže kroz formu pismenog testa (MCQ + dopuna + esej ili zadatak) i sastoji se od nepoloženih elemenata
provjere znanja u toku kontinuiranog praćenja nastave, a u kvantumu i formi prethodno navedenih provjera kontinuirane nastave.
Studenti koji nisu položili niti jednu parcijalnu provjeru znanja u toku kontinuirane nastave, obavezni su na završnoj provjeri znanja osvojiti po
minimalno 22 boda iz parcijalne provjere teoretskog znanja i 11 bodova iz praktičnog dijela što u konačnom zbiru iznosi minimalno 55 bodova,
pri čemu je uslov za izlazak na završni ispit prethodno položen praktični dio ispita.
Popravni ispit
Student koji nije stekao dovoljan broj bodova tokom kontinuirane provjere znanja i završnog ispita, pristupa polaganju popravnog ispita.
Popravni ispit se sastoji od nepoloženih dijelova ispita kroz kontinuiranu nastavu i formu završnog dijela ispita, pri čemu je uslov za izlazak na
popravni ispit položen praktični dio ispita.
U toku svakog oblika provjere znanja student je evaluiran na osnovu određenog broja bodova. Za svaki oblik provjere znanja definisan je
minimalan broj bodova (22 boda po osnovu teoretske provjere znanja i 11 bodova po osnovu praktične provjere znanja) što iznosi u ukupnom
skoru minimalno 55 bodova .
16.10.2015.
3
SPEKTROSKOPSKE METODE
• Principi spektralne analize
• Priroda energije zračenja
• Spektralne energetske promjene
• Instrumentalna metoda koristi mjerenje
fizičkih osobina neke supstance da bi
odredila kvalitativno i kvantitativno tu
supstancu.
• Primjena instrumentalnih metoda ima za cilj:
• Ušteda u vremenu
• izbjeći klasična hemijska odvajanja
• tačnost pri radu
• mala količina uzorka za analizu
• Fizičke osobine supstance:
• specifične (emisioni spektri) i
• nespecifične (molekulska težina, indeks
prelamanja)
16.10.2015.
4
• Prolaskom snopa elektromagnetnih talasa
kroz molekulu dolazi do:
• Apsorpcije (molekule dobivaju energiju)
• Propuštanja
Emolekule = Eelektrona + Evibracije + Erotacije + Etranslacije
• Svaka spektrometrijska metoda mjeri
energetske promjene
• Kod atoma:
• Apsorpcijsku spektrometriju atoma –
atomski spektri ili linijski spektri
(prelaz elektrona iz nižeg u više)
16.10.2015.
5
Kod molekula:
Mikrovalna spektrometrija prelazak molekule iz nižeg u više
rotaciono stanje
Infracrvena spektrometrija prelazak molekule iz stanja niže
vibracijske i rotacijske energije u viša
stanja
UV i VIS spektrometrija prelazak elektrona iz nižeg u više
stanje E praćen vibracijom i rotacijom
Spektrometrija NMR promjena orjentacije spina atomskih
jezgri u magnetnom polju
Spektrometrija masa bombardiranje elektronima srednje
energije i određivanje
rasprostranjenosti intenziteta
masenih fragmenata
Koje fizičke osobine iskoristiti?
1. Opšte osobine: masa, zapremina
2. Mehaničke osobine: specifična težina,
površinski napon, viskozitet
3. Osobine koje koriste uzajamno djelovanje
mase i energije zračenja
16.10.2015.
6
• Apsorpcija energije zračenja (x, UV, VIS,
IR, mikrotalasi)
• Emisije energije zračenja (izazvana
pobuđivanjem)
• Zamućenost (turbidnost)
• Skretanje ravni polarizovane svjetlosti
• Indeks prelamanja
• Refleksija
• Fluorescencija i fosforescencija
• Difrakcija x-zraka i elektrona
• Nuklearna magnetna rezonansa
4. Električne i magnetne osobine: – električni potencijal
- električna provodljivost
- dielektrična konstanta
- magnetna susceptibilnost
5. Termičke osobine:
- temperatura faznih prelaza
- toplota reakcije
- toplotna provodljivost
6. Nuklearne osobine – radioaktivnost
16.10.2015.
7
Principi spektralne analize
• Većina analitičkih instrumentalnih metoda
zasniva se na međusobnom odnosu
energije zračenja i supstance.
• Priroda zračenja
• E ima dvostruku prirodu (talasnu i
korpuskularnu)
• Prostire se u obliku talasa (oscilirajuće
električno polje i magnetno pod pravim
uglom.
Ta talasna priroda energije može se definisati parametrima:
1. Frekvencija (n) = broj oscilacija u sekundi (1 Hz = 1 ciklus u s)
frenel (f = 1012 Hz)
2. Brzina (c) = 3 × 108 m/s
3. Talasna dužina (l) = c/n ili c = ln
4. Talasni broj n= 1/l
16.10.2015.
8
16.10.2015.
9
Refraktometrija
• Kada svjetlosni zrak pada na površinu koja
dijeli dvije optičke sredine različite gustine,
u tom slučaju mijenja svoj pravac i brzinu
kretanja
• Veličina apsolutnog indeksa prelamanja je:
• Zraka svjetlosti iz optički rjeđe u optički
gušću lomi se ka normali obrnuto je
prelazak iz optički gušćeg u optički rjeđe
sve do vrijednosti graničnog ugla od 90° , a
to je sin a = 1
a – upadni b – prelomni ugao
• Ako upadni ugao povećavamo preko 90°
prelomni ugao dostiže svoju maksimalnu
vrijednost i to je granični ili kritični ugao
prelamanja svjetlosti.
16.10.2015.
10
Prelazak zrake iz jedne optičke sredine u drugu
optičku sredinu govorimo o relativnom indeksu
loma: količnik apsolutnih indeksa loma
11,2
2
nn
n=
Indeks loma (n) zavisi od prirode tvari, temperature, pritiska,
koncentracije, talasne dužine svjetlosti.
Molekulski sistem opisuje veličina specifična ili molarna
refrakcija (Rm) izvedena iz izmjerenog indeksa loma na
osnovu Lorentz-Lorentz jednačine
rm
M
n
nR
=
2
12
2
rm
MV
=
Vm- molarna zapremina
Mr - relativna molarna masa
ρ - gustina tečnosti
n - indeks loma.
16.10.2015.
11
Promjena indeksa loma razblaženih rastvora linearna
funkcija koncentracije rastvorene supstance nAB = k + b cB
Eksperimentalno određivanje indeksa loma svodi se
na mjerenje upadnog i prelomnog ugla koristeći
Abbé-ov refraktometar
(O) ogledalo
(A) Izvor svjetlosti
(P i Q) kutije sa prizmama koje se
kao cjelina okreću pomoću
zavrtnja, a između se nalazi sloj
ispitivane tečnosti
Očitanjem na durbinu ocrtava se
osvijetljeni i neosvijetljeni dio polja
gdje se na durbinu direktno očitava
vrijednost indeksa loma
Talasne dužine svjetlosti koje se obično primjenjuju u
refraktometriji
Talasna
dužina, nm
Oznaka Izvor Boja
589,6
(stand.)
nD Na-para Žuta
656,3 nc ili ng Vodonik Crvena
486,1 ng ili nb Vodonik Plava
434,0 nG ili nx vodonik Ljubičasta
546,1 n546,1 Živa zelena
Talasna
dužina, nm
Oznaka Izvor Boja
589,6
(stand.)
nD Na-para Žuta
656,3 nc ili ng Vodonik Crvena
486,1 ng ili nb Vodonik Plava
434,0 nG ili nx vodonik Ljubičasta
546,1 n546,1 Živa zelena
16.10.2015.
12
• Metoda mjerenja indeksa prelamanja ili
indeksa refrakcije
• Indeks prelamanja predstavlja fizičku
osobinu supstance koja se može
upotrijebiti pri analitičkim određivanjima.
• Mjerenje indeksa prelamanja vrši se
uglavnom na tečnostima.
• Može se koristiti za identifikaciju
supstanci na isti način kao i određivanje
tačke ključanja ili tačke topljenja
• Vrijednost za indekse prelamanja daju se obično
u odnosu na vazduh, a ne na vakuum
• Zbog toga je potrebno odrediti ove veličine ili da
se usvoje neka određena temperatura i određena
talasna dužina svjetlosti pri kojima se vrši
mjerenje.
• Ukoliko nije drugačije dato, usvojena temperatura
iznosi 20°C, a standardna talasna dužina 589 nm
(natrijumova D linija). U nekim specijalnim
određivanjima koriste se i druge vrijednosti
• Temperature (pri analizi ulja 25°C, analizi masti
40°C) - masti na sobnoj temperaturi u čvrstom
stanju
16.10.2015.
13
POLARIMETRIJA
se zasniva na svojstvu zakretanja ravni
polarizovane svjetlosti od strane optički aktivnih
supstanci što je posljedica strukture molekule,
odnosno njene asimetričnosti.
• Izvor zraka (Sunce, sijalica, svijeća) emituje
svjetlost koja titra u beskonačno mnogo ravnina
dok polarizovano svjetlo titra okomito na ravan
prostiranja.
16.10.2015.
14
• Ugao zakretanja ravni polarizovane
svjetlosti je proporcionalan broju optičkih
molekula u jedinici zapremine i dužini puta
svjetlosti (dužina kivete)
α - eksperimentalna vrijednost ugla zakretanja
l - dužina optičkog puta (kivete)
d - masa optički aktivne supstance u jednom gramu
rastvora.
• Specifični ugao zakretanja predstavlja ugao
za 1g otopljene optički aktivne supstance u
1 cm3 zakrene ravan polarizovane svjetlosti
na dužini puta 1 dm
16.10.2015.
15
• Uvođenjem SI mjernih jedinica ova
veličina se naziva specifična moć optičke
rotacije am :
αm - specifična moć optičke rotacije
c - masena konc. optički aktivne sups. u kg m-3
l - dužina optičkog puta (kivete)
Faktor konverzije stepena u radijane:
1,000° =1,7453×10-2rad
Polarimetar
• Mjeri se ugao zakretanja polarizirane svjetlosti
kroz optički aktivnu supstancu. Upoređujući
intenzitete svjetlosti u polju okulara okretanjem
analizatora za 360° pokazuje dva puta
maksimalno osvjetljenje (pravac titranja svjetlosti
koji izlazi iz polarizatora paralelan sa pravcem koji
analizator propusti) i maksimalno potamnjenje
(zasnovano na međusobnom ukrštanju svjetlosti)
vidnog polja.
16.10.2015.
16
Polarimetar se sastoji iz:
- dvije Nikol-ove prizme (P i A)
- cijev sa kivetom (Ki)
- P prizma običnu svjetlost iz I pretvara u linearno polarizovanu – polarizator
- A prizma (analizator) određuje se promjenom pravca titranja polarizovane
svjetlosti nakon prolaska kroz kivetu. A se zakreće dok cijelo vidno polje nije
jednolično osvijetljeno
- S skala na analizatoru očitava ugao zakretanja
- P’ i P’’ tzv. Lippich-eve prizme – male Nikol-ove prizme na zaklonu koji je
podijeljen na tri dijela daju zatamljena ili potpuno osvijetljena polja zavisno od
polarizatorske i analizatorske prizme. Srednji položaj kome je svojstvena
jednakost osvijetljenosti sva tri polja predstavlja mjesto očitanja ugla
zakretanja.
• Polarimetrija se koristi za kvalitativnu i
kvantitativnu analizu optički aktivnih jedinjenja,
za identifikaciju organskih supstanci složenih
struktura a naročito je značajna u objašnjenju
stereohemijske strukture optičkih izomera.
• U industriji hrane, voćnih sokova i šećera koristi
se za kvantitativnu analizu.
• Značajna je i u farmaceutskim istraživanjima,
tako da farmakopeje propisuju ovu metoda za
ispitivanje i kontrolu optički aktivnih jedinjenja,
kao što su šećeri, kamfor, etarska ulja i dr.
16.10.2015.
17
Abbeov polarimetar