Samenvatting chemische analyse - scheidingstechnieken

Staalname
 Meest cruciale stap in analytische procedure
 Hier fouten = grote gevolgen voor verdere analyse.

Typische fouten die gemaakt worden:
- Contaminatie: meestal door hulpmiddelen die niet steriel zijn
- Moment van staalname: je moet nuchter zijn bij bloedonderzoek
- Plaats van staalname: watermetingen aan een afvoerbuis
- Statistisch relevant aantal stalen: hangt af vd verdeling en concentratie in het
verzamelde analyt.

Eerst wordt er een bulkstaal genomen  grote hoeveelheid = representatief voor de
samenstelling van het te onderzoeken materiaal.
Het bulkstaal wordt verdeeld  laboratoriumstaal = kleinere, homogenen porties
Laboratoriumstaal wordt in kleine porties verdeeld  analysestaal = wat uiteindelijk
geanalyseerd wordt in het labo.

Staalname ve bulkstaal hangt af vd samenstelling vh materiaal:
- Homogeen materiaal = makkelijk  overal dezelfde samenstelling
- Willekeurig heterogeen materiaal = willekeurige verschillen in samenstelling vh staal.
o Staal wordt in verschillende segmenten verdeeld  staal op een willekeurige
manier uit verschillende segmenten halen.
o De verschillende stalen uit de verschillende segmenten wordt nadien
gemengd om een representatief bulkstaal te bekomen.
- Heterogeen materiaal opgebouwd uit verschillende regio’s met verschillende
samenstellingen = je weet wat het voorkomen van verschillende soorten zijn in het
staal  representatief compositiestaal maken.
o Je weet dat 66% van het staal uit A bestaat, 14% uit B en 20 % uit C. je zal dan
op 100 staalnames 66 stalen van A nemen, 14 van B en 20 van C. deze meng je
en zo heb je een representatief beeld voor het bulkstaal van de werkelijkheid.

Na staalname krijgt elk staal een etiket met de datum, identificatie vh product, hoeveelheid
en eventueel een lotnummer.
Deze stalen moeten dan op een correcte manier getransporteerd worden zodat er geen
kwantitatieve of kwalitatieve wijzigingen zijn in de samenstelling vh staal.

Het verzamelde staal kan blootgesteld worden aan omstandigheden die afwijken vh
originele. Denk maar aan diepzee vissen die nooit daglicht hebben en plots onderzocht
worden in een labo vol licht. Er kunnen sterke fotochemische reacties optreden. Er moet dus
aandacht zijn op de techniek die gebruikt wordt om het staal te analyseren.


1
Staalname

,Analyten met hoge dampdrukken = vluchtige stoffen, kunnen makkelijk verloren gaan door
verdamping  opslagcontainers worden tot de rand gevuld  geen lege ruimte om te
verdampen. Vaste stalen kunnen bedekt worden met een vloeistof of ze worden op een
lagere temperatuur opgeslagen zodat ze niet kunnen vervluchten.

Het oppervlak vd opslagcontainer kan interactie aangaan met staal  organische moleculen
interageren met plastics en metalen worden geabsorbeerd door glas.
 Recipiënt hangt dus af vh te analyseren staal.

Gassen uit de atmosfeer kunnen tijdens het onderzoek opgenomen worden  blanco’s
gebruiken om te controleren op verontreiniging tijdens staalname, transport of analyses.




2
Staalname

,Staalvoorbereiding
 Het beoogde analyt wordt uit de matrix geïsoleerd en geconcentreerd waarbij de
componenten die de analyse kunnen worden verwijderd.
Deze stap is cruciaal en gaat vooraf aan elke analyse, het heeft een grote invloed op de
betrouwbaarheid, accuraatheid en kostprijs van de uiteindelijke analyse van het staal.

Vaste stalen moeten eerst gehomogeniseerd worden om een representatief labostaal te
bekomen. Vaste stalen worden gedroogd bij 110 °C om water te verwijderen of onder
vacuüm en lagere temperaturen als het temperatuurgevoelige stalen zijn.
Daarna worden ze gemalen en gemengd met een mortier en stamper of kogelmolen als het
grote stalen zijn.
Het staal wordt dan meestal opgelost voordat het geanalyseerd wordt. Als dat niet kan onder
milde condities, wordt er een sterk zuur toegevoegd zoals: HCl, HBr, HF, H3PO4 of verdund
H2SO4 of HClO4, volgende reactie treedt op: M + nH+  Mn+ + n/2 H2
Als ze niet oplossen in deze niet-oxiderende zuren, lossen we ze op in oxiderende zuren:
HNO3 of verwarmd geconcentreerd H2SO4 of HClO4
Om anorganische bestandsdelen in een organische matrix te bepalen kan het organische
materiaal vernietigd worden door verbranding of natte verassing  toevoegen van sterk
zuur onder druk. Eventueel moeten enzymen gebruikt worden zoals proteasen of lipasen om
een homogeen staal te verkrijgen = katalysatoren.

Meestal worden extracties gebruikt om componenten te isoleren uit een mengsel of om het
gewenste product te concentreren.
Twee vloeistoffen = vloeistof-vloeistof extractie = LLE
Vaste stof en vloeistof = vast-vloeistof extractie = SLE

Vloeistof-vloeistofextractie
Principe
= gebaseerd op een verschil in oplosbaarheid tussen beide vloeistoffasen.
De bovenste fase = lichtste vloeistof  mobiele fase
Onderste fase = zwaarste vloeistof  stationaire fase

De twee fasen bestaan meestal uit een waterfase en een organische fase. De S-fase is
meestal de waterfase en de M-fase is meestal de organische fase. Een uitzondering op deze
regel is een extractie met gehalogeneerde solventen, deze zijn namelijk zwaarder dan water
en zullen dus onderaan zitten in de scheitrechter.




3
Staalvoorbereiding

, Distributieconstante en distributieverhouding
Component A zal zich verdelen over de 2 vloeistoffasen. De verdeling ve component A kan
beschreven worden door de verdelings- of distributiewet van Nernst: KA = Sa/Ma
 Concentratie A in de S-fase delen door de concentratie van A in de M-fase.
 Ka = 1  A lost even goed op in M als in S
 Ka > 1  A lost het best op in de S-fase
 Ka < 1  A lost het best op in de M-fase

Als er componenten gescheiden moeten worden is het belangrijk dat deze zich niet gelijk
verdelen over de 2 niet-mengbare vloeistoffen opdat de scheiding goed zou verlopen.
In de praktijk zijn de verschillen tussen Ka en Kb zeer klein  verschillende extracties na
elkaar uitvoeren. Het is beter om meerdere extracties met kleinere porties uit te voeren dan
1 met een groot volume.
Voorbeeld: K = 0,33 als er 5g A in 100 ml water zit, er gebeurt een extractie met in totaal 100
ml diëthylether. De ene keer gebeurt dit in 1 keer, de andere keer in 4 porties van 25 ml
diëthylether.



Er is een duidelijk hoger extractierendement wanneer er meerdere extracties na elkaar
gebeuren.




4
Staalvoorbereiding