Grundlagen/Definitionen Flashcards
Definitionen Analytik
klassisch
Ermittlung der Art und Zusammensetzung von Stoffen und Stoffgemischen durch qualitative uns quantitative Analysemethoden
modern
Gewinnung und Verwendung von Informationen über Zustände (statisch) und Prozesse (dynamisch) in stofflichen Systemen
praktisch (4W Modell)
- Was (qualitative analyse)
- Wie viel (quantitativ)
- Welche Anordnung (Struktur- & Spezialanalyse)
- Wo (Verteilungs- & Oberflächenanalyse)
Teilschritte Analyseverfahren
- Fragestellung
- Probenname
- Probenvorbereitung
- Messung
- Auswertung
- Statistik/Bewertung
- Bericht
Methoden der AC
- Absolutmethoden ( Gravimetric, Volumetrie, Coloumbemetrie, etc.)
- Isotopenverdünnungsanalyse (MSN, Radiochem. IVA, Raman Spektrometrie)
- kalibrierungsbedürftige Verfahren ( AAS, MS, OES, Chromatographien, etc.) Achtung: systematische Fehler durch kalibrierfehler möglich
Definition Eichen
Prüfung eines Messgerät auf Einhaltung der eichrechtlichen Vorschriften (= amtliche Prüfung auf Richtigkeit der Maße)
Definition Kalibrierung
Festlegung und Dokumentation der Abweichung der Anzeige eines Messgerätes vom richtigen Wert der Messgröße
Teilschritte eines Analyseverfahren
IVA
Isotopenverdünnungsanalyse
aus bekannter Masse und bekannter/natürlicher Isotopenverteilung kann durch Zugabe eines Indikators mit bekannter Masse, bekannter unnatürlicher/künstlicher Isotopenverteilung und genauem Gehalt des Indikators (Molmengen) aus der Messung des neuen Isotopenverhältnisses die Konzentration der ursprünglichen Probe errechnet werden
=>genaue mathematische Erklärung siehe Dropbox Zusammenfassung
Definition Matrixeinfluss
alle ungewollten Einflüsse der Matrix (Probe) auf die Messung
Verbundverfahren ⇔ Direktverfahren
Verbundverfahren Direktverfahren
- Probenenvorbereitung Probenvorbereitung
- Aufschluss
- Trennung
- Bestimmung Bestimmung
Vorteile Nachteile Direktverfahren
Vorteile
- Wenig Arbeitsschritte => geringe Fehlerwahrscheinlichkeit
Nachteile
- Starke Matrixeinflüsse
- Schwierige Kalibrierung
Vorteile Nachteile Verbundverfahren
Vorteile
- Einfache Kalibrierung
- Störungsfreie Messung
- Bessere Nachweisgrenze
Nachteile
viele Arbeitsschritte => systematische Fehler
Chemische und physikalische Trennmethoden
- Löslichkeit Dekantieren, Filtrieren, Extraktion
- Flüchtigkeit Destillation, Sublimation, Gefriertrocknung
- Verteilung Flüssig-Flüssig-Extraktion,
- Festphasenextraktion Austausch GGW Ionen-, Ligandenaustausch
- Oberflächenaktivität Absorption, Desorption
- Molekülgröße Filtration Osmose,Einschlusskomplexbildung
- Masse/Ladung MS, Zentrifuge
Methodenparameter
- Probenart (Aggregatszustand)
- Vorhandene Probenmenge
- >100mg Makroanalyse
- 10-100 Halbmikroanalyse
- 1-10 Mikroanalyse
- <1mg Ultramikroanalyse
- Probenhomogenität (entsprechend angepasste Probenentnahme )
- Anzahl der Proben (notwendige Genauigkeit)
- Kann die Probe zerstört werden ?
“Eine Methode ist keine Methode”
Zur Absicherung müssen voneinander unabhängige auf unterschiedliche Prinzipien basierenden Methoden angewandt werden (=>Ausschluss systematische Fehler)
Möglichkeiten Probenentnahme
On sight determination
- Farbnachweis durch Reaktionen des Analyt, z.B. pH-Stäbchen
- Sensoren
- Spektriometrie/Chromatographie
Active Sampeling without pre-concentration
- evacuated glass syringe / gas mouse
- Plastik Tüte aus PFC oder PTFE (variables Volumen, Kein Druck)
- Zufällige Probenentnahme
- Periodisch
- Kontinuierlich
- Mischung aus allen möglich
Sampeling patterns
- rectangular
- random
- rhombus
- polar
Definition Präzision
Maß für Streuung unabhängiger Messergebnisse unter festen Bedingungen
Definition Richtigkeit
Maß für Übereinstimmung zwischen erhaltenem Mittelwert und tatsächlichem Wert / anerkanntem Referenzwert
Definition Genauigkeit
Maß für Übereinstimmung zwischen einzelnem Messwert und wahrem Wert (nur möglich wenn präzise und richtig)
Fehlermöglichkeiten
Mittelwert
Varianz
Standardabweichung
Gaußkurve
symmetrische Wahrscheinlichkeitsverteilung mit Standardabweichung bei halber Breite des positiven x-Achsenabschnittes und zughörigen y-Wert von 60% max(Höhe)
Normalverteilung
Integral über Gaußverteilung
y Achsenabschnitt f(0)=50%
-x läuft gegen 0 , +x gegen 1
Dichte der Kurve bei standardabweichung delta =1
+- σ 68%
+- 2σ 95%
+- 3σ 99,7%
der Messwerte
Lineare Korrelationsananlyse
Ziel: Bestimmung eines dimensionlosen Zusammmenhang zwischen quantitativen Größen
Vorraussetzungen
- quantitative Größen
- Normalverteilt
- unabhängige Beobachtungspaare
- linearer Zusammenhang
r=empirische Kovarianz/(Varianz A*Varianz B)1/2 (Formel und erklärung siehe Zusammenfassung)
Je näher r an +- 1 desto stärker der lineare Zusammenhang
Erklärung Formel + Formel selber Zusammenfassung !!
Student t-Verteilung
Def Vertrauensintervall
Gauß nur für unendlich viele Messungen richtig => vielzahl an Messungen nötig
t-Verteilung schon bei geringer Anzahl Messungen gültig
VI drückt aus, dass der wahre Mittelwert mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit in einem gewissen Abstand vom gemessenen Mittelwert liegt
Def Nachweisgrenze
Konzentration c bei der genau 50% der Messungen positiv sind
Def Erfassungsgrenze
Konzentration c bei der genaus 95% ein qualitativer Nachweis gelingt
Def Bestimmungsgrenze
Konzentration c die quantitativ mit einer bestimmten festgelegten Präzision bestimmt werden kann => Quantitative Nachweise erst oberhalb der Bestimmungsgrenze möglich
Zusammenhang Bestimmuns Nachweis Erfassungsgrenze
EG = 2*NG
BG = 3*NG
NG = 3*Signalrauschen (Hintergrund)
NÄHERUNG!!
Def Kalibrierfunktion
liefert Wertebereich um die zu erwartende Lage des wahren Mittelwerts der abhängigen Variable
Def Prognoseintervall
liefert Wertebereich um die zu erwartende Lage eines zusätzlichen Beobachtungswertes der abhängigen Variable
Verlauf Kalibrierfunktion
Ursachen Systematischer Fehler
- Sampling
- Kontamination
- Absorbtion/Desoption
- Verdampfung/Verdunstung
- Chem. Reaktionen
- Signalinterferrenz/Matrixeinflüsse
- Kalibrierung und Auswertung
Erkennung systematischer Fehler
- Abweichung von Referenz/Standardmaterialen
- Vergleich mit anderen Ergebnissen des Labors
- Verwendung mehrerer Analyseverfahren
- Verwendung absoluter Analyseverfahren
- Verwendung einfach kalibrierbarer Analyseverfahren
- Standard-Additionsverfahren
- Recovery-Experimente
- Yield-Determination
- Abhängigkeit von physikalisch messbaren Größen
Standard Additionsverfahren
Möglichkeit der Kalibrierung
Zur Probe wird mmehrmals eine bestimmte Menge Analyt hinzugefügt und anschließend gemessen (Achtung Fehler werden mitgezogen)
Unterschied Kalibrierfunktion Verwendung neuer Proben vs. Addition
Isotherme Oberflächenverdampfung
Grundprinzip Destillation Trennung von gemisch unter Verwendung der unterschiedlichen Siedepunkte
Unterschied normale Destillation -> statt Hitze IR Strahlung bei T=konst (desswegen Kühlung) knapp unter Siedetemperatur
Verhinderung von Siedebläschen => höhere Reinheit möglich
Ausdämpfapperat
Ziel Reinigung von Behältern wie Reagenzgläsern
um vielfaches wirksammer als ausspülen mit Wasser oder HCl
Absorbtion von Analyt
NIE Glass oder Polyethylene verwenden
niedriger pH-Wert (sauer)
- PTFE sehr gut
- Quarz verläuft parallel aber bisschen schlechter
hoher pH-Wert (basisch)
- PTFE schlecht
- Quarz besser jedoch exponentielles wachstum mit steigender Dauer t
Verflüchtigung von HG in H2O
steigt mit der zeit flacht aber dann ab
Zugabe von KJ und KCN verringert auch über längere t die Verflüchtigung
Eisenkontamination
durch Luftstaub
je trockener das Wetter desto größer die Verunreinigung
“Regen wäscht die luft rein”
Def Reinraum
erfüllt Luftreinheitstandards und ist somit vor Kontamination besser gestüctzt
es gibt unterschiedliche Reinheitsklassen
Trichterfunktion Horwitz
abhängig von gewünschter Nachweiskonzentration
unabhängig von Analysemethode
“Faktor 1000 Konzentration entspricht ca. halbierung der Standardabweichung”
Franklin Diagramm
Verhältnis Streuung zu Abschnitt Analyseverferfahren
