Analitičke metode u monitoringu kvaliteta životne sredine

Παρουσίαση με θέμα: "Analitičke metode u monitoringu kvaliteta životne sredine"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Analitičke metode u monitoringu kvaliteta životne sredine
Predmet: Monitoring kvaliteta životne sredine Doc. Dr Bogdana Vujić

2 Značaj analitičke hemije za monitoring životne sredine je višestruk
Značaj analitičke hemije za monitoring životne sredine je višestruk. Pravilno izabrana metoda obezbeđuje pouzdane rezultate monitoringa koji od presudnog značaja za identifikaciju i sagledavanje problema, kao i preduzimanje adekvatnih mera u cilju smanjenja zagađenja. Određene analitičke metode su definisane kao referentne metode upravo iz razloga da se obezbedi pouzdanost i uporedivost podataka.

3 Podela Instrumentalne analitičke metode: sprektralne analize
Standardne analitičke metode Gravimetrija Volumetrija... Instrumentalne analitičke metode: sprektralne analize električne metode analize hromatografske metode druge metode (masena sprektroskopija, nuklearna magnetna rezonanca

4 Standardne metode gravimetrija
Gravimetrijske je jednostavna analitička metoda koja se zasniva na merenju mase uzorka. Ovom metodom se određuju čvrtste materije kao što je određivanje prašine I čađi koji su sakupljeni u sedimentacionim posudama tokom dužeg vremenskog perioda ili određivanje suspendovanih čestica dispergovanih u vazduhu, koji su uzorkovani na filterima električnih taložnika. Obzirom na značaj određivanja čvrste materije gravimetrisjkim metodama, od velike važnosti je znati neke osnovne zahteve ove metode, a to su konstantna masa posude i konstatntna masa uzorka.

5 Konstantna masa posude
Naime, gravimetrijska analiza se zasniva na izlaganju uzorka visokim temperaturema (preko 550˚C). Za taj proces koriste se specijalne posude napravljene od porcelana ili platine (koje se koriste samo za specijalne analize i veoma su skupe). Prvi preduslov za pouzdano odeređivanje mase uzorka je priprema posude za postupak žarenja uzorka. To pre svega podrazumeva adekvatno tretiranje u cilju uklanjanja nečistoća i nepoželjne vlage. Nečistoće se uklanjanu jednostavnim pranjem, dok uklanjanje vlage predstvlja složeniji postupak. Naime, materijali od kojih su napravljene posudice za žarenje su vrlo porozni pa samim tim upijaju vlagu koja se teško uklanja. Za uklanjanje vlage i dostizanje konstatntne mase posude potrebno je ponaviti postupak žarenja, hlađenja i merenja (pod istim uslovima) sve dok se ne postigne razlika u masi posude od ±0.0002g. Bez prethodnog kondicioniranja posude rezultati nisu pouzdani i mogu prouzrokovati velike greške u finalnom rezultatu.

6 Konstantna masa uzorka
Drugi preduslov za dobijanje pouzdanog rezultata je dobijanje konstatntne mase uzorka. Ovaj postupk je isti kao i kod pripreme posude, što podrazumeva ponavljanje žarenja, hlađenja i merenja posudice sa uzorkom. Proizilazi da je masa tada: muzorka= m(posuda+uzorak)-m(posude) Teoretski veoma jednostavno zvuči da dobijanje konstatne mase posude i uzorka nakon žarenja vodi do pouzdanog rezultata. Medjutim, ovo je primenjivo za neorganska jedinjenja. U slučaju organskiih jedinjenja, postupak se komplikuje jer se male količine vlage mogu emitovati tokom dužeg vremenskog perioda. Za ovakve slučajeve, literaturno su dati podaci vremena sušenja i obično se masa nakon isteka tog vremena uzima kao konstatna

7 Standardne metode -volumetrija-
kvantitativna metoda koja određuje količinu ispitivanog jedinjenja u uzorku na osnovu utrošene zapremine standardnog rasvotvora potrebne za potpunu rekaciju čiji kraj označava adekvatni indikator.

8 Standardni rastvor (titraciono sredstvo) podrazumeva rastvor tačno poznate koncentracije
Indikatori su prirodna ili sintetička jedinjenja koja menjaju svoje osobine, najčešće propraćene promenom boje na tački ekvivalncije (završetka reakcije). Neadekvatan izbor indikatora najčeće vodi do greške u rezultatu.

9 Iako je osnov volumetrijske metode tretiranje rastvora nepoznate koncentracije, rastvorom poznate koncentracije uz indikator, tip reakcije koja se odograva određuje dalju podelu ove kvantitativne metode. U daljem tekstu će biti prikazane samo volumentrijske metode koje se najčeće koriste zu iZŽS.

10 Volumetrijske analize Reakcije neutralizacije
Metoda za određivanje kiselina I baza u prisustvu indikatora koji menja svoju boju u zavisnosti od pH vrednosti rastvora. Ova metoda je veoma osetljiva (osetljivost 0.001ppm).

11 Volumetrijske analize Taložne reakcije
Se zasnivaju na formiranju neratsvornog taloga prilikom titracije. Najbolji primer je određivanje Cl- sa AgNO3, uz upotrebu Kalijum-hromata kao indikatora (K2CrO4): u ovoj rekaciji se formira crveni nerastvorni talog srebro-hromata: Ag+ +CrO42-→ Ag2CrO4 (s) Reakcija se zasniva na principu da je rastvorljivost Ag2CrO4 neznatno veća od AgCl, što obezbeđuje da se prvo, u rekaciji AgNO3 i Cl- istaloži sav prisutan hlorid, a da potom prvi višak dodatog Ag+ reaguje sa Indikatorom formirajući obojeno jedinjenje čija pojava označava kraj reakcije.

12 Volumetrijske analize Redoks reakcije
Metode se zasnivaju na redoks reaciji jedinjenja koje se izučava sa standardizovanim rastvorom supstance. Količina kiseonika koja se utroši ili oslobodi se meri na osnovu promene boje indikatora.

13 INSTRUMENALNE ANALITIČKE METODE
Svaka fizička osobina nekog elementa ili jedinjenja se može upotrebiti kao osnova za instrumentalne metode: Bilo da se radi o sposobnosti obojenih rastvora da apsorbuju svetlost, kapacitetu rastvora da provodi struju ili sposobnosti razvajanja na gasnu, tečnu ili čvrstu fazu, sve navedene fizičke osobine mogu da se koriste za kvalitativno ili kvalitativno odeđivanje određenih elemenata ili jedinjenja.

14 Podela instrumentalnih metoda
U zavisnotsi od fizičke odobine koja se koristi pri datoj instrumentalnoj analizi izvršena je i podela metoda: metode koje obuhvataju međusobno dejstvo energije zračenja i materije nazivaju se metode sprektralne analize metode koje se zasnivaju na električnim i magnetnim osobinama materije nazivaju se električne metode analize metode koje se zasnivaju na terimičkim osobinama materije metode koje se zasnivaju na principu razdvajanja materija na osnovu njihovog afiniteta prema različitim fazama nazivaju se hromatografske metode druge metode (masena sprektroskopija, nuklearna magnetna rezonanca)

15 metode sprektralne analize
mogu se dalje podeliti u zavisnosti da li se zasniva na merenju emitovane ili apsrbovane energije.

16 Osnovni principi sprektalne analize
Spektralna analiza se zasniva na principu merenja enegije koja je emitovana ili apsorbovana od strane ispitivane materije. Frekvencija ove energije određena je jednačinom: gde je: ΔE-promena unutrašnje energije atoma, molekula ili jona h-Plankova konstata (6.63x10-27) c-brzina svelosti (6x1010 cm/s) λ-talasna dužina

17

18 Na osnovu ove jednačine se može zaključiti da će X zraci, koji imaju manju talasnu dužinu, izazvati velike promene umateritiji, dok talasi sa većim talasnim dužinama, kao što su mikrotalasi ili radiotalasi izazivaju znatno manje engergetske promene u materiji. Upotrebom talasa različitih talasnih dužina mogu se izazivati različite, ciljane, fizičke promene u materiji i ta promena detektovati.

19 Neki atomi ili molekuli ili joni mogu da se pobude dovođenejm određene količine energije, čime se dovodi u više energetsko stanje. Ukoliko je ovo stanje stabilno govorimo o apsorpcionim metodama (zasniva se na merenju apsorbovane količine energije), u suprotnom, ukoliko je ovo stanje nestabilno dolazi do "vraćanja"u osnovno energetsko stanje, pri čemu se višak energije meituje i tada govorimo o emsioinim metodama ( zasniva se na merenju emitovane energije).

20

21

22 Apsorpcione metode

23 Spektrofotometrija Spektrofotometrija je apsorpciona metoda koja se zasniva na praćenju zavisnosti apsorbance ili talasne dužine zračenja koje je prošlo kroz analiziranu supstancu. Ova metoda se zasniva na aspsorpciji eletromagnetnog zračenja određene talasne dužine. Apsorpcija se može pratiti u VIS, UV, IC, mikrotalasnoj i radiofrekventnoj oblasti. U analitičkoj hemiji su od interesa oblasti od nm, a u organskoj analizi još i IC oblast, NMR spektroskopija

24 izvora energije koji obezbeđuje zrake željene talasne dužine,
Svi instrumenti čiji se princip rada zasniva na principu apsorpcije sastoje se od tri osnovna elementa: izvora energije koji obezbeđuje zrake željene talasne dužine, separator energije, koji omogućava da se zračenje određene talasne dužine odvaju od ostalog dela zračenja detektor energije, koji meri deo energije koja prolazi kroz uzorak.

25 Opšta teorija apsopcije se zasniva na Lambert-Beer-ovom zakonu:
Logaritam apsorpcije svetlosti koja prolazi kroz uzorak (jačina obojenja) proporcionalna je debljijni sloja rastvora i koentraciji rastvorene supstance: gde je: A-apsorpcija (ekstinkcija) I0 inzenzitet upadne svetlosti I intenzitet propuštene svetlosti a konstatnta za dati rastvor l-dužina sloja rastvora koji aporbuje svetlost C-koncentracija rastvora

26 Osnovna razlika među instrumentima apsorpcionih metoda je u tome u kojoj oblasti spektra su sposobni da detektuju energetske promene, odnosno apsorpciju elektromagnetnog zračenja.

27 Kolorimetrija Kolorimetrija je spektrometrija koja meri apsopciju u vidljivom delu spektra. Zasniva se na pricipu da mnoge supstance imaju osobinu da daju obojene rastvore. Što je rastvorena veća količina susptance rasvor je intenzivnije obojen. Upoređivanjem sa bojom rastvora poznate koncentracije može se odrediti koncentracija rastvora uzorka. Dakle, da bi kolorimetrijska metoda bila kvantitatvna, jedinjenje koje se određuje mora da formira određenu definisanu boju čiji je intezitet proporcionalan njenoj koncentraciji.

28 jedinjenje boja K2Cr2O7 narandžasta K2CrO7 žuto CuSO4 plavo

29 Osnovni principi kolorimetrije
Kolorimetrijske metode su veoma zastupljene u analizama ŽSr jer se primenjuju na razblažene rastvore kakvi su uglavnom uzorci iz životne sredine. Rasvori obojenih jedinjenja ili kompleksa moraju da imaju osobine koje se pokoravaju Lamber-Beer-ovom zakonu. U kolorimetrijskim metodama pri određivanju nepoznate koncentracije ispitivane supstance, upoređujemo boju sa bojom rastvora poznate koncentracije, menjajući dužinu propuštanja svetlosti (debljinu sloja) dok rastvori ne postignu podjednak intezitet obojenja. Tada je, apsorpcija rastvora nepoznate koncentracije (A2) jednaka sa apsorpcijom rastvora poznate koncentracije (A1): A1=A2 a1l1c1= a2l2c2 odnosno l1c1= l2c2 odnosno nepoznata koncentracija c2:

30 Zrak dnevne svetlosti ili spektralne lampe prolazi kroz dve posudice (1 i 2). Desna posudica (2) napunjena je rastvorom poznate koncentracije tzv. Standardni rastvor a leva posudica (1) rastvorom nepoznate koncentracije. Posle prolaza kroz rastvore svetlost prolazi kroz stapice (3 I 4), a zatim kroz sistem plazmi I okular u dva različito obojena polja (6) jer je I apsorpcija svetlosti u rastvorima različita.Da bi polja bila obojena istog intenziteta potrebno je različito uranjati štapiće u rastvor.

31 Fotolelektrični kolorimetri (fotometri)
su električni kolorimetri koji kao izvor svetlosti koriste obični sijalicu (monohromatski izvor) i fotoeletričnu ćeliju kao senzor. Pomoću filtra ili prizme svetlost izvora se pretvara u moohromatsku svetlost koja se propušta kroz ćeliju sa uzorkom i potom se apsorpcija detektuje na fotoeletričnom detektoru. Instrument je podešen tako da pokazuje apsorciju (A) od 100% za "slepu probu" (destilovanu vodu). Nedostatak ove metode je u tome što se za svaku talasnu dužinu mora menjati drugi filter.

32 Spektrofotometri se od fotoeletričnog kolorimentra u načinu dobijanja monohromatske svetlsti. Spektrofotometar koristi ili staklene prizme ili difrakcione rešetke, što omogućava dobijanje monohromatskih svetlosti različitih talasnih dužin u vidljivom delu spektra.

33 Ultraljubičasta spektorskopija
Kao i u apsorpcionim metodama u vidljivom delu spekrta, i u UV sprektroskopiji je osnovni princip prelaska atoma u više, eksitirano, stanje usled apsorpcije elektromagnetnog zračenja. Za razliku od, vidljive spektrofotometrije, UV spektroskopija se koristi uglavnom za kvantitativno određivanje organskih jedinjenja, najčešće aromatičnih jedinjenja kao i orgaskih jedinjenja sa linearnim lancem ali sa serijom dvostrukih veza.

34 Infracrvena spektroskopija
Infracrvena spektroskopija je veoma važna metoda kako za kvalitativno tako i za kvantitativno određivanje gasovitih jedinjenja i ima široku upotrebu u određivanju polutanata u životnoj sredini. Princip IR spekroskopije Atomi i molekuli se nalaze u stanju neprekidnog vibriranja. Način na koji molekuli vibriraju određeno je geometrijom i složenošću samog molekula. Svaki vid vibracije ima svoju frekvenciju. Neke frekvencije vibracija su karakteristične za ceo molekul, dok su druge karakteristične za određene funkcionalne grupe bez obzira na ostatak molekula u kojem se one nalaze što predstavlja osnov IR spektroskopije.

35 Tipovi molekulskih vibracija Postoje dva tipa molekulsih vibracija:
valancione vibracije predstavljaju ritmičko kretanje atoma duž ose hemijske veze, što znači da se dužina veze menja, dok ugao između veza ostaje nepromenjen. Valencione vibracije mogu biti simetrične i nesimetrične. deformacione mogu biti: seckanje savijanje klanjanje uvrtanje

36 Vibraciona frekcencija se izražava kao:
Ako se talasne dužine molekulskih vibracija nalaze u IR oblasti elektromagnetog spektra ( cm-1), tada organski molekuli mogu da apsorbuju zračenje u ovoj oblasti i da apsorbovanu energiju pretvore u vibracionu energiju. Poređenjem inteziteta ulaznog i izlaznog zraka dobija se IR apsorpcioni spektar uzorka (kvalitativna analiza).

37 IR spektroskopije kao kvalitativne metode ima mnogo prednosti (identifikacija karakterističnih funkcionalnih grupa), ali ona ne pruža u potpunosti sve informacije o prisutnom jedinjenju i veoma je često potrebno IR spektroskopiju kombinovati sa masenom sperktroskopijom, nuklearnom magnetnom rezonancom uli UV spektrofotometrijom . Princip rada IR spektroskopija, kao kvantitativne metodene ne razlikuje od drugih apsorpcionih metoda. IR spektrometar ima izvor zračenja širokog spektra. Pomoću monohromatora (prizme ili rešetke) izvrši se selekcija zraka željene talasne dužine. Nakon prolaza kroz ćeliju sa uzorkom, detektuje se intezitet propuštene svetlosti, koja je proporcionalna koncentraciji uzorka.

38 Nedisperzivna infracrvena sprektoskopija NDIR
IR sktroskopija se može podeliti na: disperzivnu, multipleksnu i ne-disperzivnu. Osnovna razlika u među pomenutim metodama je način dobijanja zraka željene talasne dužine. U disperzivnoj IR spektroskopiji se to vrši pomoći rešetke ili prizme

39 NDIR ne koristi ni jedan od pomenutih načina za dobijanje zračenja željene talasne dužine. Filter koji propušta isključivo zračenje talasne dužine koje je karakteristično za ispitivani gas nalazi se neposredno isped detektora. Naravno intezitet propuštene svetlosti određene talasne dužine proporcionalno je koncentraciji uzorka. IR spektroskopija, naročito NDIR koristi se za detekcija izduvnih gasova iz industrije i saobraćaja, kao i drugih gasova koji se nalaze u tragovima u atmosferi. IR spektroskopija se takođe koristi za određivanje koncentracije ukupnog organskog ugljenika u malim koncentracijama, pesticida i drugih kompleksnih organskih jedinjenja. Pored određivanja koncentracije jedne komponente u uzroku ova metoda se može koristiti za simultano određivanje sastava višekomponentnitnih sistema. Uslov za ovo je da postoje karakteristične talasne dužine na kojima pojedine komponente sistema apsorbuju bez većih smetnji. Primer za ovaj tip određivanja je smeša ksilena (o-,p- i m-).

40 Atomska apsorpciona spektroskopija
AAS je metoda koja se zasniva određivanju koncentracije nekog elementa u uzorku, merenjem apsorpcije zračenja nastaloj u atomskoj pari, stvorenoj od uzorka, na talasnoj dužini koja je specifična za određivani element. U principu ona se zasniva na merenju broja atoma koji ostaju u nepobuđenom stanju. Plazma elementa koji se određuje sadrži pobuđene i nepobuđene atome. Propuštanjem zraka određene talasne dužine dolazi do apsorpcije nepobuđenih atoma, a intezitet propuštene svetlosti proporcionaln je koncentraciji elementa.

41 Uređaj za atomsku apsopciju se sastoji iz izvora svetlosti određene talasne dužine, plamene ćelije u koji se injektuje uzorak i sistema za merenje intenziteta propuštene svetlosti (monohromator, detektor, i uređaj za zapis). Izvor svetlosti talasne dužine koju apsorbuje ispitivani element se propušta prvo kroz plamen bez uzorka, a potom se u plamen injektuje uzorak. Intezitet propuštene svetlosti je proporcionalan koncentraciji slobodnh nepobuđenih atmoma koji su u znatno većem broju od onih koji se mogu pobuditi plamenom.

42 Metoda je pogodna za određivanje nekih elemenata (Zn, Mg) koji se teško mogu pobuditi plamenom.
U određivanju polutanata u životnoj sredini atomska apsorpciona spektroskopija je našla veliku primenu zbog mogućnosti merenja širokog spektra metala koji mogu da se nađu u životnoj sredini i u veoma niskom koncentracijama. Nedsotaci ove metode je upravo osobina na kojoj se zasniva odnosno da svaki element apsorbuje na određenoj talasnoj dužini, te se za različite elemente moraju koristiti različiti izvori zračenja.

43 Emisione metode

44 Plameni fotometar A – rastvor za analizu K – kompresor M – manometar
Z – komora za raspršivanje R – regulator pritiska G – boca sa gorivom H – ogledalo B – gorionik L – sočivo F – filter P – fotoćelija V – pojačivač I – merni instrument I V P F L H B G R M Z K A

45 Princip rada uređaja Plameni fotometri su najčešće konstruisani da umesto prizme ili optičke rešetke kao disperzionog elementa koriste seriju odgovarajućih filtara. Za svaki elemenat koji se može analizirati nalazi se po jedan filtar. Ovi filtri ne razlažu svetlost po talasnim dužinama, nego propuštaju samo jednu usku oblast, što je u većini slučajeva dovoljno. Kod plamenih fotometara detekcija svetlosti se vrši fotoelektričnim putem – pomoću fotoelementa. Pored fotoćelije sistem za detekciju čine i pojačivač struje i merni instrument.

46 U plamenu se mogu pobuditi atomi alkalnih i zemnoalkalnih metala za čiju je ekscitaciju potrebna mala energija, ali i neki drugi elementi male ekscitacione energije (oko 40 elemenata). Tačnost određivanja u plamenofotometrijskim analizama je 2-4%.

47 U Tabeli 1. su prikazane talasne dužine emisijskih linija za elemente koji se najčešće analiziraju korišćenjem plamene fotometrije. Element Talasna dužina emisijske linije (nm) Detekcioni limit, μg/mL Plamen Li 670,7 0,00003 N2O-acetilen Na 589,0 0,0005 Vazduh-acetilen K 766,4 Rb 780,0 0,001 Cs 849,4 Ca 422,7 0,005 Mg 285,1 Sr 460,7 0,0001 Ba 553,6

48 Turbidimetrija/nefelometrija
Nefelometrija i turbidimetrija su metode koje se zasnivaju na pojavi rasipanje svetlosti od strane suspendovanih čestica u ratvoru. Količina čvrstih čestica može da se meri na osnovu propuštanja svetlosti (turbidimetrija) kroz rastvor ili merenjem rasute svetlosti (nefelometrija) od strane suspendovanih čestica. Nefelometrijska merenja se koriste za veoma razblažene suspenzije. Obe mentode, dakle se zasnivaju na merenju propuštene svetlosti kroz suspenziju. Medjutim, osnovna razlika u u uređijuma ove dve metode je u položaju detektora (SLIKA). Kod turbidimetra detektor je postavljen u ravni sa izvorom svetlosti mereći na taj način intezitet propuštene svetlosti. Kod nefelometra, detektor se nalazi pod pravim uglom u odnosu na izvor svetlosti, mereći na taj način samo svetlost koja se raspe od strane suspendovanih čestica.

49 Turbidimetar/nefelometar
Nefelometrija i turbidimentruja se primenjuju za određivanje sadržaja suspendovanih čestica u otpadnim vodama i uzorcima površinskih voda. Turbidimetrija se takođe koristi za određivanje sumpora i sulfata u životnim namirnicama i vodi.

50 Hemilumiscencija Hemislumiscencija takođe spada u emisione metode, ali se ovoga puta emisija javljak kao posledica hemijske rekacije. U rekaciji hemilumiscencije se formiraju nestabilni produkti koji se vrlo brzo raspadaju težeći da formiraju stabilnije produkte. Tom prilikm emituje se svetlost: A+B→C*+D →C+svetlost Hemilumiscenicija kao analitička metoda ima široku primenu. U oblasti životne sredine koristi se najviše za određivanje NO2 iz izduvnih gasova autombila. NO+O3→NO2*+O2 NO2*→NO2+hν

51 Primer hemilumiscencije svetleći štapić
Kada difenil oksalat reaguje (oksideuje se) sa vodonik-peroksidom, formiraju se 2 molekula fenola i jedan molekul cikličnog perkoksida. Peroksid potom reguje sa bojom koja nalazi u štapiću, dajući 2 molekula CO2. U ovoj reakciji elektron u boji prelazi u ekscitovano stanje Prilikom vraćanja eksicovanog elektrona u osnovno stanje emitje se svetlost

52 hemilumiscencija

53 Hromatografske metode analize
Hromatografija je analitička (kvalitativna i kvantitativna) metoda koja se zasniva na raspodeli komponenti neke smeše na osnov njihovog afiniteta vezivanja za određenu fizičku fazu. Na primer, razdavajanje CO2 od CH4 se zasniva a njihovoj različitoj ratsvorljivosti u vodi. Naime, ukoliko se smeša ova dva gasa dovede u kontakt sa vodom, CO2 će više rastvoriti u vodi od CH4. Hromatografija se upravo zasniva na ovom principu: Separacija komponenata u smeši se odvija između dve faze: pokretne faze koja može biti u tečnom ili gasovitom stanju i stacionarne faze koja može biti tečna ili čvsta (SLIKA).

54 Princip hromatografije

55 Podela hromatografije vrši se prema agregatnom stanju pokretne i stacionarne faze, tako da imamo 4 osnovna tipa hromatografije: Agregatno stanje mobilne faze Agregatno stanje stacionarne faze Gasno gasna hromatohrafija (GC) Tečno Gasno-tečna hromatografija (GLC) Čvrsto Gasno-čvrsta hromatografija (GSC) tečna hromatografija (LC) Tečno-tečna hromatografija (LLC) Tečno-čvrts hromatografija (LSC)

56 Dalja podela može da se izvrši na osnovu fizičko-hemijskih osobina koje se dešavaju u samoj koloni:
apsorpcija, rastvorljivost, isparljivost, jonska izmena

57 GC se zasniva na raspodeli komponenata između tečne i gasovite faze određena, s jedne strane, rastvorljivošću u tečnoj fazi, a s druge, njihovom isparljivošću. Isparljivost komponenata zavisi od njihovog napona pare i aktivnosti. Gasna hromatografija je našla široku primenu pri određivanju polutana u životnoj sredini. Instrument koji radi na principu gasne hromatografije naziva se gasni hromatograf (SLIKA).

58 Tipičan izgled jednog hromatograma

59 Osnovne komponenete gasnog hromatografa su:
gasni cilinder sa redukscionim ventilom, regulator konstantnog pritiska, mesto za injektovanje uzorka, hromatografsku kolonu. detektor i uređaj za zapisivanje rezultata. Gasni cilindar sadrži gas nosač (H2, He, N2) koji se potiskuje u kolonu preko stacionarne faze priodređenoj brzini i temperaturi. Uzorak se preko komore za unošenje uzorka rasprskava i na taj način prelazi u gasnu fazu, a smeša gasova u struji gasa nosača uvodi se u kolonu. Brzina prolaza gasova preko stacionarne faze je različita, tako da oni iz kolone izlaze razvojeno. Vreme koje gas provede u koloni se naziva retenciono vreme i ono je karakteristično za gas ponaosob ili za grupu gasova.

60 Hromatogram

61 HPLC High performance liquid chromatography
U poseldnje vreme veliku primenu ima tečna hromatografija visoke moći razlaganja. HPLC je korisna za razdvajanje komponenti koje ne mogu da isparavaju ili su termički nestabilne, što ujedno i proširuje opseg jedinjenja koja se mogu detektovati u odnosu na GC. Komponente koje se mogu detektovati su amino-kiseline, proteini, nukleinske kiseline, masne kiseline, ugljenihidrati, penoli i dr. HPLC se zasniva na pojavi apsorpcije. Tipični elementi HPLC uređaja prikazani su na slici

62 Mobilna faza se uvodi u kolonu pod pritiskom od 400 atm
Mobilna faza se uvodi u kolonu pod pritiskom od 400 atm. Uzorak se preko komore za injektovanje uzorka rasprskava i zajedno sa mobilnom fazom ulazi u kolonu gde se na bazi različite apsorpcije vrši razdvajanje komponenata smeše. Detekcor se nalazi na izlazu kolone i slično kao kod GC nekue fizičko-hemisjku promenu pretvara u električni signal. Tečnu, mobilnu, fazu mogu da čine različiti rastvarači, od onih sa visokim polaritetom, kao što su voda i metanol, do onih koji imaju veoma malu polarnost (heksan). Kolone kod HPLC su znatno kraće u odnosu na GC, i njihova dužina se kreće od 10 do 30cm, dijametra od 4 do 10mm. Staciorna faza je najčešće silika gel veličine čestica od 3 do 10µm. Silika gel se presvlači organskim jedinjenjem određenih karakteristika u zavisnosti od komponenti koje se razdvajaju

63 Detekcija U hromatografiji se koriste različiti detektori . Svaki od njih se zasniva na merenju neke fizičko-hemijske promene gasa koji se određuje. Promena se konvertuje u električni signal i detektuje. Neki od detektora detektuju razlike temperature gasa koji izlazi iz kolone. Zagrejana žica se nalazi ispred kolone i preko nje prolaze gasovi. Naime, svaki gas koji prolazi kroz kolonu ima različitu toplotnu provodljivost odnosno sposobnost da promeni temperaturu zagrejane žice. Promena temperature žice je veličina koja se meri, pretvara i električni signa i detektuje. Drugi tip detektora je našao veliku primenu, a nazova se plameno jonizacioni detektor (flame ionidation detector-FID). Veoma je osetljiv na organska jedinjenja, a pri tome ne detektuje vodenu paru, tako da se uzorak može direktno koristiti bez prethodnih priprema. Naime, kada se spale u plamenu organska jedinjenja se jonizuju. U zavisnosti od koncentracije uzorka, nastaje više ili manje jona, tako da FID detektuje promene u naelektrisanju

64 Izgled i princip rada FI Detektora
FID se sastoji od dve elektrode, između kojih gori kiseonično-vodonični plamen. Između elektroda priključenih na jednosmerni napon ( V) protiče slaba električna struja zbog prisustva male količine jona u plamenu. U gorivu smešu stalno se uvodi noseći gas iz kolone. Kada u plamen s nosećim gasom dospe neko organsko jedinjenje, ono naglo sagoreva u višku kiseonika, pri čemu se stvori veliki broj jona i struja između elektroda naglo poraste. Odgovor detektora proporcionalan je broju neoksidisanih ugljenikovih atoma, što znači da se detektor može primeniti za detektovanje gotovo svih organskih jedinjenja, pri čemu je za kvantitativan rad potrebna kalibracija uz standarde. Neorganski gasovi, voda, ugljendisulfid i ugljenoksisulfid ne izazivaju odgovor detektora, tako da je ugljendisulfid pogodan rastvara za unošenje uzorka u kolonu.

65 Masena spektrometrija
MS metoda se zasniva na principu merenja mase jona uzoraka, odnosno odnosa mase i nalektrisanja (m/e). Maseni spretometar je instrument u kojem se uzorak jonizuje, a obrazovani joni razdvajaju sejstvom magnetnog polja i registruju prema svojoj masi.

66 Šematski prikaz principa rada MS
Osnovni delovi masenog spektrometra su: sistem za uošeje uzorka jonski izvor-jonska komora magnetni analizator detektor

67 U sistemu za unšenje uzorka vrši se isparavanje uzorka kako bi se svi prisutni molekuli preveli u gasovito stanje. Gasoviti molekuli se potom izlažu elektronskom bombardovanju u jonskom izvoru što prouzrokuje stvaranje jona. Razdajanje ovih jona na osnovu odnosa mase i naelektrisanja vrši se u promenljivom magnetnom polju, tako da svakoj vrednosti magnetnog polja odgovara određena jonska vrsta okarakterisana odnosnom m/e.

68 GC/MS Po svojim osobinama GC i MS se idealno se dopunjuju jer prvi ima sposobnost dobrog razdvajanja komponenti neke smeše (na osnovu vremena zadržavanja), a drugi, pak ima mogućnost detekcije razdvojenih komponenti. Tako da u ovoj kombinaciji maseni sprektometar služi kao detektor gasne gromatografije.