Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΙΙΙ Αμπερομετρία ΜΑΜΑΝΤΟΣ ΠΡΟΔΡΟΜΙΔΗΣ ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΙΙΙ Αμπερομετρία ΜΑΜΑΝΤΟΣ ΠΡΟΔΡΟΜΙΔΗΣ ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΙΙΙ Αμπερομετρία ΜΑΜΑΝΤΟΣ ΠΡΟΔΡΟΜΙΔΗΣ ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ

2 2 Βολταμμετρικές τεχνικές Βολταμμετρία I = f (V) με κάποιο πολώσιμο ηλεκτρόδιο. Πολαρογραφία I = f (V) με πολώσιμο ηλεκτρόδιο Ηg. Αμπερομετρία I = f (V WE = σταθερό) με κάποιο πολώσιμο ηλεκτρόδιο Βολταμμετρικές τεχνικές : Βασίζονται στην παρατήρηση της σχέσης που συνδέει την ένταση του ρεύματος και την εφαρμοζόμενη τάση κατά τη διάρκεια μιας ηλεκτροχημικής διαδικασίας

3 3 Κυψελίδα 2-ηλεκτροδίων i A Α/Η ΗΕ Ε εφ

4 4 Κυψελίδα 3-ηλεκτροδίων i A ΒΗ ΗΕ R i = 0 Εεφ

5 5 Αρχή λειτουργίας Αρχή λειτουργίας ποτενσιοστάτη Ρυθμιζόμενη πηγή τάσης C W R Βρόχος ανατροφοδότησης Μέτρηση δυναμικού Συγκριτής/ Ενισχυτής Επιθυμητή τιμή Vw Ποτενσιοστάτης i V R W C

6 6 Πειραματική διάταξη Ηλεκτρόδιο εργασίας Ηλεκτρόδιο αναφοράς Βοηθητικό ηλεκτρόδιο Ποτενσιοστάτης Ε ΗΕ = σταθερό

7 7 Προϋποθέσεις για την εκτέλεση ενός «σωστού» πειράματος Κυψελίδα 3-ηλεκτροδίων και χρήση ποτενσιοστάτη Το ηλεκτρόδιο αναφοράς τοποθετείται κοντά στο ηλεκτρόδιο εργασίας. Η αντίσταση του διαλύματος μεταξύ αυτών να είναι όσον το δυνατό μικρή. Το βοηθητικό ηλεκτρόδιο έχει μεγάλη επιφάνεια σε σχέση με το ηλεκτρόδιο εργασίας. Το ρεύμα να διέρχεται σχεδόν κατά αποκλειστικότητα μέσω αυτού, ενώ το ρεύμα που διέρχεται από το ΗΑ, σε συνδυασμό με κατάλληλες διατάξεις, να είναι πολύ μικρό. Το διάλυμα του ηλεκτρολύτη πρέπει να έχει υψηλή αγωγιμότητα. Προσθήκη μεγάλης συγκέντρωσης μη ηλεκτρενεργού άλατος, συνήθως σε συνδυασμό με κάποιο ρυθμιστικό διάλυμα. Οι μετρήσεις γίνονται υπό ανάδευση. Η μεταφορά μάζας στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου να είναι σημαντική.

8 8 Άμεση αμπερομετρία Μέτρηση του ρεύματος που προκύπτει από την οξείδωση ή την αναγωγή οποιασδήποτε ηλεκτρενεργής ουσίας βρίσκεται στο διάλυμα Περιορισμένη εκλεκτικότητα σε σύνθετα δείγματα (βιολογικά υγρά) Παλαίωση της επιφάνειας του ηλεκτροδίου εργασίας σταδιακή μείωση της ενεργότητας του ηλεκτροδίου εργασίας λόγω προσρόφησης ουσιών που υπάρχουν στο δείγμα ή δημιουργούνται κατά τη διάρκεια της ηλεκτροχημικής μέτρησης Αναλύτες με διαφορετικά δυναμικά αναγωγής Απαιτούμενο δυναμικό / mV

9 9 Ορισμός ……………………… Βιοαισθητήρας ονομάζεται το σύστημα δύο μεταλλακτών, ενός χημικού και ενός φυσικού, οι οποίοι βρίσκονται σε επαφή και μετατρέπουν τη συγκέντρωση του αναλύτη σε μετρούμενο σήμα… Βιοχημικός Μεταλλάκτης Ένζυμο Φυσικός Μεταλλάκτης Ηλεκτρόδιο ΗΛΕΚΤΡΕΝΕΡΓΗ ΟΥΣΙΑ ΑΝΑΛΥΤΗΣ

10 10 Ένζυμα Πρωτεΐνη που καταλύει μια βιοχημική αντίδραση. Το ένζυμο επιταχύνει την αντίδραση κατά πολλές τάξεις μεγέθους Αποτελείται από αμινοξέα Ενεργό κέντρο (Τμήμα αλυσίδας αμινοξέων) Υψηλή εξειδίκευση σε ένα υπόστρωμα (κλειδί-κλειδαριά)

11 11 Μέθοδοι ακινητοποίησης ενζύμων

12 12 Πιθανές διαμορφώσεις ακινητοποιημένου ενζύμου Προσανατολισμός – Ακαμψία σύνδεσης Βιομόριο Θέσεις σύνδεσης Φορέας ακινητοποίησης

13 13 Χημικές μέθοδοι ακινητοποίησης Κυστείνη Γλουταμινικό οξύ Ασπαρτικό οξύ Λυσίνη Θρεονίνη Αμινοξέα Αμινοξύ 1 αγής δομή πρωτεϊνών Φορέας ΝΗ 2 SH COOH HO Φορέας: Ηλεκτρόδια γραφίτη ή χρυσού, μεμβράνες Nylon

14 14 Μέθοδος καρβοδιϊμιδίων / -COOH/NH 2 C OH O N C N (CH 2 ) 3 N + H(CH 3 ) 2 Cl - CH 2 3 EDC C O O C N (CH 2 ) 3 N + H(CH 3 ) 2 Cl - NH CH 2 3 N OH C CH2H2 C CH 2 O O NHS C O O N C CH2H2 C CH 2 O O - ΝΗ 2 C NH O C O O EDC/NHS N O O C OH O C NH O Ε NH 2 Ε EDC: Ν–αιθυλο–Ν΄–(3–διμεθυλοαμινοπροπυλο)καρβοδιϊμίδιο NHS: Ν–υδροξυηλεκτριμίδιο

15 15 Μέθοδος γλουταραλδεύδης - NH 2 /ΝΗ 2

16 16 Αμπερομετρικός βιοαισθητήρας γλυκόζης Ακινητοποιημένη Οξειδάση της γλυκόζης (GOx) Ηλεκτρόδιο Au ή Pt Η2Ο2Η2Ο2 ΓΛΥΚΟΖΗ GOx Γλυκόζη + Ο 2 Γλυκονολακτόνη + Η 2 Ο 2 Ηλεκτρόδιο Οξυγόνου Ηλεκτρόδιο Η 2 Ο 2

17 17 Ηλεκτρόδιο Οξυγόνου – Ηλεκτρόδιο Clark Το Ο 2 σε διάλυμα μετρείται αμπερομετρικά, με κάθοδο Pt στα -0,6 V ως προς ηλεκτρόδιο αναφοράς Ag/AgCl. Το στοιχείο καλύπτεται από μια ημιπερατή μεμβράνη, μέσω της οποίας διαχέεται το Ο 2, το οποίο ανάγεται σύμφωνα με την αντίδραση O 2 + 4H + + 4e - → 2H 2 O E < ‒ 0,6 V Ηλεκτροχημική αναγωγή Ο 2 Εσωτερικό διάλυμα αναφοράς, KCl Σύρμα Ag/AgCl Σύρμα Pt Μεμβράνη

18 18 Ηλεκτρόδιο Η 2 Ο 2 Το Η 2 Ο 2 σε διάλυμα μετρείται αμπερομετρικά, με Au ή Pt σύμφωνα με τις παρακάτω αντιδράσεις: H 2 O 2 → O 2 + 2H + + 2e -, E > 600 mV Ηλεκτροχημική οξείδωση / αναγωγή Η 2 Ο 2 H 2 O 2 + 2H + + 2e - → 2H 2 O, E < -400 mV MEIONEKTHMATA Εκλεκτικότητα Παλαίωση της επιφάνειας του ηλεκτροδίου

19 19 Αμπερομετρικός βιοαισθητήρας γλυκόζης

20 20 Αποκλεισμός σωματιδίων λόγω μεγέθους ή φορτίου Ηλεκτρόδιο Οξική κυτταρίνη Αρνητικά φορτισμένη μεμβράνη Πολυκαρβονυλική μεμβράνη

21 21 Εμπορικά διαθέσιμοι βιοαισθητήρες

22 22 Μέθοδος καμπύλης αναφοράς Γενική σχέση : Μετρούμενη ιδιότητα = f ([αναλύτη]) Αμπερομετρία : Ι = f ([αναλύτη]) I / μΑ [αναλύτη] / mM Με τη μέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων χαράζουμε την ευθεία παλινδρόμησης (y=a+bx) Ι = a+b ([ ΑΓΝΩΣΤΟΥ ]) a= η αρχή επί της τεταγμένης b= κλίση της καμπύλης αναφοράς

23 23 Αμπερομετρικές ογκομετρήσεις Καταγραφή του ρεύματος (Ι) που διαρρέει τη βολταμμετρική κυψελίδα ως συνάρτηση του όγκου (V) του τιτλοδότη. (Ι) = f (V ΤΙΤΛΟΔΟΤΗ ) ΠΡΟΫΠΟΘΕΣΕΙΣ ο τιτλοδότης (Τ) ή η ογκομετρούμενη ουσία (Ο) ή ΗΛΕΚΤΡΕΝΕΡΓΕΣ ΟΥΣΙΕΣ το προϊόν της αντίδρασης (Π) Το δυναμικό του ηλεκτροδίου εργασίας να είναι μεγαλύτερο από το υπερδυναμικό που απαιτείται για την οξείδωση ή την αναγωγή της ηλεκτρενεργής ουσίας ΤΟΤΕ, η καμπύλη (I) = f (V Τ ) παρουσιάζει δυο ευθύγραμμα τμήματα, οι προεκτάσεις των οποίων τέμνονται σε σημείο που αντιστοιχεί στο ΙΣΟΔΥΝΑΜΟ ΣΗΜΕΙΟ της ογκομέτρησης.

24 24 Τύποι ηλεκτροδίων στις αμπερομετρικές ογκομετρήσεις Οι αμπερομετρικές ογκομετρήσεις μπορούν να γίνουν: 1)Χρήση ενός ηλεκτροδίου εργασίας και ενός μεγάλου βοηθητικού ηλεκτροδίου 2)Χρήση δυο δίδυμων μικροηλεκτροδίων (διαμπερομετρικές τιτλοδοτήσεις) Ηλεκτρόδιο εργασίας Βοηθητικό ηλεκτρόδιο Δίδυμα μικροηλεκτρόδια V εφ > Υπερδυναμικό ηλεκτρενεργής ουσίας Ox + e -  Red ή Red  Ox + e - V εφ  0.1 – 0.2 V Ox ↔ Red e-

25 25 Αμπερομετρικές ογκομετρήσεις με πολωμένο ηλεκτρόδιο Για τη γενική αντίδραση ογκομέτρησης : Ο + Τ  Π «Ο» ανάγεται «Τ» ανάγεται «Ο/Τ» ανάγονται Pb 2+ SO 4 − Pb e -  Pb CrO 4 − + 8Η + + 3e -  Cr H 2 O

26 26 Παράδειγμα Να σχεδιαστούν οι αναμενόμενες καμπύλες ογκομέτρησης για την αμπερομετρική ογκομέτρηση του τύπου: Ο + Τ  Π, εάν στο ηλεκτρόδιο εργασίας πραγματοποιούνται οι οι παρακάτω ημιαντιδράσεις αναγωγής: α) Ο + e -  O´ β) T + 2e -  T´ γ) O + e -  O´ και T + e -  T´ δ) O + e -  O´ και T + 2e -  T´ ε) O + 3e -  O´ και T + e -  T´

27 27 Τιτλοδότηση Η 2 Ο με τη μέθοδο Karl-Fischer Προσδιορισμός ιχνοποσοτήτων Η 2 Ο σε λάδια (βρώσιμα, μηχανών), τρόφιμα, διαλύτες, πολυμερή κ.α.. Περίπου αναλύσεις την ημέρα διεθνώς. Ως τιτλοδότης χρησιμοποιείται το Ι 2, το οποίο προστίθεται με Α) αυτόματη προχοϊδα (όταν οι ποσότητες του Η 2 Ο είναι μεγάλες), ~ 1 mg H 2 O Β) ή παράγεται ηλεκτροχημικά (οξείδωση Ι - ). Χρησιμοποιείται όταν η ποσότητα του Η 2 Ο < 1 mg

28 28 Τιτλοδότηση Η 2 Ο με τη μέθοδο Karl-Fischer Αλκοόλη (ROH: CH 3 OH) Βάση (Β: ιμιδαζόλιο) SO 2, I − και το ΑΓΝΩΣΤΟ ΔΕΙΓΜΑ Άνοδος παραγωγής Ι 2 I 2 + SO 2 + 3B + ROH + H 2 O  2(BH)I + ROSO 3 BH ΑΝΟΔΟΣ : 3Ι −  I 3 − + 2e - ΚΑΘΟΔΟΣ : Ι 3 − + 2e -  3I −

29 29 Σύνοψη Αμπερομετρία: Αρχή λειτουργίας, Εκλεκτικότητα, παλαίωση ΗΕ Προϋποθέσεις για ένα «σωστό πείραμα» Ηλεκτροχημικές κυψελίδες 2- και 3-ηλεκτροδίων Ποτενσιοστάτης (περιγραφή, αρχή λειτουργίας) Αμπερομετρικός βιοαισθητήρας γλυκόζης (περιγραφή, αρχή λειτουργίας) Ακινητοποίηση ενζύμων Ηλεκτρόδιο οξυγόνου Ηλεκτρόδιο Η 2 Ο 2 Αμπερομετρικές ογκομετρήσεις Τύποι ηλεκτροδίων στις αμπερομετρικές ογκομετρήσεις Προσδιορισμός νερού με τη μέθοδο Karl-Fischer


Κατέβασμα ppt "ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΙΙΙ Αμπερομετρία ΜΑΜΑΝΤΟΣ ΠΡΟΔΡΟΜΙΔΗΣ ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ"

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google