Provupparbetning Flashcards
1
Q
Vilka åtta steg har den analytiska kedjan?
A
- Frågeställning
- Litteraturstudie och planering
- Försöksdesign
- Provtagning & Provhantering
- Provupparbetning
- Separation och detektion
- Datautvärdering
- Slutsats + Ny frågeställning?
(Repeat)
2
Q
Vad innebär representativt prov?
A
Ett prov som har samma sammansättning och egenskaper som hela populationen. Resultatet från analysen ska alltså kunna tillämpas på hela populationen.
3
Q
Vad innebär homogent material?
A
Det innebär att materialet har samma sammansättning överallt.
4
Q
Vad innebär heterogent material?
A
Att materialet har olika sammansättningar beroende på var man kollar.
5
Q
Varför är det viktigt att ha en strategi för att välja ett prov från ett heterogent material?
A
För att få ett representativt prov som återspeglar hela populationen.
6
Q
Vilka huvudsteg har provtagning? Rita huvudstegen.
A
- Provplats/Population
- Representativt bulkprov
- Homogent labbprov
- Alikvot
7
Q
Beskriv kortfattat huvudstegen gällande provtagning.
A
?
8
Q
Vad är viktigt att beakta när det gäller provtagning?
A
- Att provet är representativt
- Provstorlek
- Renhet/Stabilitet
9
Q
Varför är det viktigt att beakta detta vid provtagning?
A
?
10
Q
Vad är symbolen för varians?
A
s^2
11
Q
Vad är variansen för en analys i matematiska termer?
A
s^2total = s^2provtagning + s^2analys
12
Q
Vad är variansen för en analys med ord?
A
Totala variansen = Summan av provtagningsvariansen och analysvariansen
13
Q
Hur kan man beskriva provtagningsvariansen i termer av sannolikhetsläran?
A
?? Att provtagningsvariansen är sannolikheten att provet representerar det heterogena bulkprovet.
14
Q
Sannolikheten att välja två typer av partiklar från en tvåpartikelblandning är p och q. Vad är standardavvikelsen vid val av n partiklar?
A
sn = √(npq)
15
Q
Vad kallas denna ekvation och vad står respektive faktor för?
sn = √(npq)
A
sn är standardavvikelsen vid val av n partiklar. Sannolikheten att välja två typer av partiklar från en tvåpartikelblandning är p resp. q.
16
Q
Vad används sn = √(npq) till? Vad finns det för samband mellan partiklarna och provmassan?
A
Man använder sn för att uppskatta hur stort prov som krävs för att minska provtagningsvariansen till önskad nivå.
Antal partiklar är proportionellt mot provmassan.
Varför inte sn^2?
17
Q
Vad innebär provhomogenitet?
A
Provhomogentitet innebär att provet har samma sammansättning överallt.
18
Q
Vad är effekten av låg provhomogenitet?
A
Att en stor provmängd behövs.
19
Q
Varför är det viktigt att lagra ett prov korrekt?
A
För att:
1. Sammansättningen kan förändras med tiden pga kemiska reaktioner
2. Reaktion med luft
3. Interaktion av provet med dess behållare
20
Q
Vad bör man tänka på gällande provhantering när det kommer till provbehållaren?
A
- Bör tvättas före användning
- Bör vara glas för organiska analyter
- Bör vara Teflon (eller annan plast) för spårmetaller och proteiner
21
Q
Varför bör provbehållaren vara Teflon (eller annan plast) och inte glas vid hantering av spårmetaller och proteiner?
A
Eftersom glas är en jonbytare som ändrar koncentrationerna av spårjoner och proteiner i lösning.
22
Q
Vad innebär det att glas är en jonbytare?
A
En jonbytare är ett material som kan utbyta joner (positiva eller negativa) mellan sig själv och lösningen den är i kontakt med.
23
Q
Varför bör man inte använda en glasbehållare vid hantering av spårmetaller?
A
För spårmetaller så kan glasytan binda metalljoner från provet vilket kan leda till att koncentrationen av metalljonerna minskar. Vid analys av spårmetaller är koncentrationen så låg vilket gör att även små förändringar i koncentrationen kan ändra resultatet.
24
Q
Varför bör man inte använda en glasbehållare vid hantering av proteiner?
A
Proteiner kan binda till glasytan eller denatureras, vilket förändrar deras “beteende” i lösningen och därmed också påverka resultatet av analysen.
25
Varför är Telfon/plast bra att använda vid hantering av spårmetaller och proteiner?
Eftersom de är kemiskt inerta, vilket innebär att de inte interagerar med joner och proteiner lika lätt som exempelvis glas.
26
Vad är provupparbetning?
Omvandla ett bulkprov till ett homogent labbprov
27
För vilka fyra anledningar gör man provupparbetning?
1. Koncentrera analyten (så att den kan mätas på ett mer tillförlitligt sätt)
2. Öka selektiviteten (ta bort störande ämnen)
3. Göra analyten kompatibel med vald analysmetod
4. Öka känsligheten genom derivatisering (man ändrar analytens kemiska natur för en högre respons i detektorn)
28
Varför koncentrerar man analyten vid provupparbetning?
För att på så sätt göra det lättare att detektera och analysera analyten med högre noggrannhet. Vid låga koncentrationer kan analyten vara svår att analysera, om den ligger under instrumentets detektionsgräns (LOD). Genom att öka koncentrationen kan man göra analyten detekterbar.
29
För vilka fyra anledning vill man öka selektiviteten av analyten vid provupparbetning?
1. För att kunna ta bort störande ämnen
2. Förbättra noggrannheten och precisionen
3. Undvika falska positiva/negativa resultat
4. Maximera känsligheten för analyten
30
Vad innebär selektivitet?
Selektivitet är en analytisk metods förmåga att särskilja och mäta en specifik analyt i närvaro av andra ämnen i provet.
31
Vad innebär hög respektive låg selektivitet?
Hög selektivitet innebär att analyten tydligt skiljer sig från andra ämnen vilket ger exakta och pålitliga resultat.
Låg selektivitet är att det är svårt att skilja analyten från andra ämnen, vilket kan leda till felaktiga och osäkra mätningar.
32
Vad innebär det att göra analyten kompatibel vid provupparbetning?
Att man överför analyten till ett lösningsmedel eller en fas som är kompatibel med den valda analysmetoden.
33
Hur kan löslighet göra analyten mer kompatibel?
Löslighet gör analyten mer kompatibel genom att säkerställa att den är fullständigt upplöst i ett lösningsmedel som fungerar med den analytiska metoden.
34
Ge två exempel på där analyten överförs till ett lösningsmedel eller en fas för att passa analysmetoden.
1. Gaskromatografi (GC). GC används för att separera och analysera flyktiga föreningar. Om man vill analysera en flyktig förening (t.ex. bensen) i en vattenbaserad vätska. Vatten fungerar inte i GC då det inte förångas effektivt och då skadar instrumentet. Därför överför man först bensen till ett flyktigt organiskt lösningsmedel som sedan enkelt kan överföras till gasfasen vid analys.
2. Masspektrometri (MS). MS kräver att analyten joniseras i gasfasen, vilket gör att flyktiga lösningsmedel är nödvändiga. Om man vill analysera t.ex. proteiner som är lösta i en komplex icke-flyktig biologisk matris skulle inte proteinerna joniseras och därmed kunna analyseras effektivt.
35
Vad innebär jonisering?
Att en molekyl eller atom får eller förlorar elektroner, vilket leder till en elektriskt laddad partikel (jon).
36
Vad innebär det att öka känsligheten genom derivatisering?
Derivatisering innebär att en kemisk reaktion på analyten ändrar dennes kemiska natur för att på så sätt förbättra den analytiska metodens precision och noggrannhet.
Genom derivatisering kan man exempelvis:
- öka detektionskänsligheten och separationskvaliteten i GC genom att göra analyten mer flyktigt.
- minska nedbrytning av instabila och reaktiva analyter, vilket förbättrar känsligheten då en större mängd analyt bevaras.
37
Nämn nio stycken metoder och tekniker som används vid provupparbetning.
1. Finfördelning/malning (atomizing/grinding)
2. Homogenisering t.ex. med vatten (homogenization)
3. Centrifugering
4. Filtrering
5. Spädning (dilution)
6. Utfällning av proteiner (precipitation of proteins)
7. Extraktion med ett lösningsmedel (extraction with a solvent)
8. Uppslutning i stark syra (digestion in strong acid)
9. Inaskning (ash)
38
Vad händer med provet/analyten när man använder sig av uppslutning (digestion)? För vilken analys är uppslutning användbart?
Hela provet löses upp i ett lösningsmedel. Ingen selektivitet, molekyler bryts ner.
Användbart för metallanalys.
39
Vad händer med provet/analyten när man använder sig av extraktion?
Analyten löses ut i ett lösningsmedel, som i sin tur inte löser upp hela provet. Selektiva metoder. Molekyler kan hållas intakta.
40
Hur använder man uppslutning (digestion) vid metallanalys?
Man löser provet i en stark syra med upphettning.
41
Vad använder man för provbehållare under uppslutning (digestion)?
Ofta glasskålar. Men Teflon, platina eller silver krävs för väteflourid (HF) som löser upp silikater.
42
För vilken förening krävs det att man använder Teflon, platina eller silver vid uppslutning (digestion)? Varför?
Väteflourid (HF). HF löser upp silikater.
43
Om en icke-oxiderande syra är otillräcklig vid uppslutning (digestion), vad kan man då använda för syra?
Kungsvatten (HNO3 + 3 HCl) eller andra oxiderande syror.
44
Vad innebär det att en syra är oxiderande?
Att det är en stark syra där anjonen kan verka som oxidationsmedel.
45
Vad innebär det att en syra är icke-oxiderande?
Att anjonerna inte fungerar som oxidanter, alltså att syran inte fungerar som oxidationsmedel.
46
Hur fungerar mikrovågsassisterad uppslutning? För vilka prov är denna metod lämplig?
Man värmer ett teflon-kärl ("bomb") i en mikrovågsugn. Metoden är ett lämpligt sätt att lösa upp svåra prov.
47
Varför är det bra att använda extraktion för komplexa provet?
För att få tillräcklig selektivitet.
48
Vad blev skillnaden då man utförde en HPLC av Naproxen i blodserum utan respektive med provupparbetning?
I grafen utan provupparbetning "delade" proteiner och Naproxen på topparna i kurvan.
I grafen då provupparbetning använts så hade proteiner respektive Naproxen olika toppar som man då kunde urskilja.
49
Vad innebär extraktion? Vad bygger extraktion på? Varför gör man det?
Extraktion är fysisk överföring av en analyt (solute, S) från en fas till en annan.
Extraktion bygger på skillnader i löslighet och affinitet (interaktion/dragningskraft) mellan olika ämnen i två olika faser, oftast en vätskefas och en fast eller flytande fas.
Extraktion används ofta då man vill isolera eller koncentrera den önskade analyten, eller separera den från störande ämnen.
50
Hur fungerar extraktion?
Den vanligaste typen är extraktion av en vattenlösning med en organisk lösningsmedel (solvent). Toluen och heptan är vanliga lösningsmedel som är olösliga med vatten, och har lägre densitet. De skapar därför en separat fas som flyter på vattenfasen. Med tankesättet "lika löser lika" innebär det att analyten är mer löslig i en fas vars polaritet liknar den egna.
När analyten kommer i kontakt med en lämplig lösningsmedelsfas, överförs den från en fas där den har en låg löslighet till en där den har högre löslighet.
51
Vad är fördelningskonstanten? Vad beror den på?
Fördelningskonstanten KD är ett mått för hur en analyt fördelar sig mellan två olösliga faser (oftast en organisk fas och en vattenfas) vid jämvikt. Den beskriver hur mycket av analyten som finns i varje fas efter att jämvikt uppnåtts.
Fördelningskonstanten KD definieras som förhållandet mellan koncentrationen av analyten i de två faserna:
KD = konc. analyt i organisk fas/konc. analyt i vattenfas.
52
För hur många former för ett ämne gäller fördelningskonstanten?
En form av ämnet, oftast analytens neutrala form.
53
Vad innebär det om fördelningskonstanten KD är...
i) KD > 1?
ii) KD < 1?
iii) KD = 1?
i) Innebär att analyten är mer löslig i den organiska fasen. Större delen av analyten kommer att extraheras till den organiska fasen vid extraktion.
ii) Analyten är mer löslig i vattenfasen. Större delen av analyten kommer att stanna kvar i vattenfasen.
iii) Analyten fördelas lika mellan de två faserna --> Koncentrationen av analyten är lika i båda faserna.
54
Vad är fördelningskvoten D (distribution ratio)? Hur definieras den?
Fördelningskvoten liknar fördelningskonstanten men används då analyten kan förekomma i flera olika kemiska former i en eller båda faserna. Fördelningskvoten tar hänsyn till den specifika form som fördelningskonstanten tar hänsyn till (oftast den neutrala formen) men den tar också hänsyn till exempelvis laddade eller joniserade former.
D = tot.konc. analyt i fas 2 (organisk fas)/tot.konc. analyt i fas 1 (vattenfas)
55
Vad är skillnaden mellan fördelningskonstanten (KD) och fördelningskvoten (D)?
Formen: KD avser endast en form av analyten (oftast neutrala formen) mellan två faser, medan D tar hänsyn till alla former av analyten i båda faser, både joniserade och neutrala.
Kemiska reaktioners påverkan:
KD påverkas inte av kemiska reaktioner som kan ändra analytens form, t.ex. jonisering.
D förändras beroende på faktorer som påverkar hur mycket av analyten som är i joniserad form, exempevis pH eller förekomst av komplexbildande ämnen.
56
Vad gäller för fördelningskonstanten KD och fördelningskvoten D om det endast finns en kemisk form av analyten?
KD = D
57
För vilka analyter är det extra viktigt att använda sig av fördelningskvoten och inte fördelningskonstanten? Varför?
Det är viktigt för svaga syror och baser. ?? Detta då deras jonisering kan ändra distributionen mellan de två faserna.
58
Vad blir fördelningskvoten/fördelningskonstanten för en organisk syra (HX)?
I vattenfasen finns syran i sin laddade basiska form (X-). I organiska fasen finns dess icke-laddade sura form.
Fördelningskvoten D(HX):
D(HX) = konc.HX,org/konc.HX,aq = [HX]org / ([HX]aq + [X-]aq)
59
Se sida 23/24 i PP.
Organisk bas - pH effekt
60
Vad är de två huvudprinciperna för extraktion av flytande prover i kvantitativ analys?
1. Fullständig extraktion
2. Jämviktsextraktion
61
Vad innebär fullständig extraktion?
Fullständig extraktion innebär att hela mängden av analyten överförs från en fas till en annan under extraktionsprocessen. Ingen (<1 %) analyt finns kvar i den ursprungliga fasen.
62
Vad innebär jämviktsextraktion?
Jämviktsextraktion innebär att analyten fördelas mellan två olösliga faser (t.ex. organisk fas och vattenfas) tills ett jämviktstillstånd uppnås. Det blir alltså inte en fullständig extraktion, utan extraktionen går till jämvikt. Fördelningen av analyten mellan de två faserna förändras inte längre då de relativa koncentrationerna i varje fas är stabila.
63
Hur räknar man ut den totala mängden analyt i provet vid en jämviktsextraktion?
Extraktionsmetoden måste kalibreras med kemiska standarder (analyterna) för att bestämma KD, för att kunna bestämma den totala mängden analyt i provet.
64
Vilka antagande gör man vid fullständig extraktion respektive jämviktsextraktion?
Fullständig extraktion: All analyt extraheras (>99 %).
Jämviktsextraktion: alla analyter deltar i fördelningen som ger jämviktsförhållandena.
65
Vad finns det för tre olika provtyper där man använder sig av olika extraktionstekniker?
1. Gasprover (behandlas ej i denna kurs)
2. Flytande prover
3. Fasta prover
66
Vilka extraktionstekniker använder man för flytande prover?
1. Vätske-vätske extraktion (LLE = liquid-liquid extraction)
2. Fastfas extraktion (SPE = solid phase extraction)
67
Vilka extraktionstekniker använder man för fasta prover?
1. Lösningsmedelsextraktion (SLE = solid liquid extraction)
2. Mikrovågsassisterad extraktion (MAE = microwave assisted extraction)
3. Superkritisk vätskeextraktion (SFE = supercritical fluid extraction)
4. QuEChERS (Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged, Safe)
68
Vad är vätske-vätske extraktion (LLE)?
Används för att extrahera en icke.flyktig analyt från en vattenlösning till ett organiskt lösningsmedel. Analyten fördelar sig mellan dessa faser beroende på sin löslighet i respektive fas, och extraktionen baseras på denna fördelning.
69
Vid vätske-vätske extraktion, vad styr den exakta fördelningen av analyten?
Fördelningskonstanten KD. Den beskriver hur mycket av analyten som finns i varje fas vid jämvikt.
Hög KD = Analyten finns främst i organiska fasen.
Låg KD = Analyten stannar i vattenfasen.
70
Om vätske-vätske extraktion (LLE) görs en gång, vad är det då för extraktion? Och om extraktionen upprepas?
En gång = Jämviktsextraktion
Upprepade gånger = Fullständig extraktion (om upprepas tillräckligt många gånger).
71
När man ska välja organiskt lösningsmedel vid vätske-vätske extraktion, vad ska man tänka på då?
Fördelningskonstanten.
? Varför? Hur mycket som kommer att finnas kvar i varje fas...?
72
Vad är kontinuerlig vätske-vätske extraktion?
Då lösningsmedlet kokar från kolven och kondenseras i extraktionskärlet. Lösningsmedel som faller som droppar genom vätskekolonnen extraherar analyten. När vätskenivån är tillräckligt hög, pressas extraktionslösningsmedlet genom returröret till lösningsmedelsbehållaren.
På detta sätt överföres analyt långsamt från den lätta vätskan till den täta vätskan i behållaren.
73
Vad är fastfas extraktion (SPE)? Vad används det till? Hur går SPE till?
SPE är en extraktionsmetod som används för att koncentrera och rena prov för analys.
1. Ett vattenhaltigt prov (som innehåller analyten) leds genom en liten volym av kromatografisk stationär fas (60-300 mg).
2. Analyten fäster till den stationära fasen (sorption).
3. Den koncentrerade analyten elueras därefter med hjälp av en liten mängs elueringsmedel, exempelvis metanol.
74
Vad är lösningsmedelsextraktion (SLE)?
? Genom att ett fast objekt (t.ex. ett löv) löses upp (helt eller delvis) i ett lösningsmedel, kan man separera analyter i "solid/liquid separation process". Efter det kan man extrahera analyten.
75
Hur fungerar mikrovågsassisterad extraktion (MAE)?
Genom att används mikrovågsugnen för att snabbt värma lösningsmedel/prov så kan man separera analyterna från provmatrisen till lösningsmedlet.
76
Vad är superkritisk vätskeextraktion (SFE)?
SFE använder superkritisk vätska som extraktionslösningsmedel (oftast koldioxid). Trycksatt vätska pumpas genom en upphettad extraktionsbehållare som innehåller provet. När koldioxiden avdunstar, lämnar den extraheras analyt i uppsamlingsbehållaren.
77
Vad är en superkritisk vätska? Rita fasdiagrammet.
Det är ett ämne som befinner sig under så högt tryck och temperatur att fasgränsen mellan vätska och gas har försvunnit.
Fasdiagrammet = googla.
78
Vilka tre egenskaper har superkritiska vätska?
1. Noll ytspänning
2. Varierbar densitet (lösningsmedelsstyrka)
3. Återvinningsbarhet
79
Vad gör koldioxid till en bra vätska att använda vid SFE?
1. Noll dipolmoment
2. Inte giftig
3. Tillgänglig i stor mängd och hög renhet (billigt)
80
Vad är QuEChERS? Vad har denna metod för två steg?
Står för Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged, Safe. Det är en extraktionsmetod som är utvecklas för multipesticidanalys i mat och jordbruksprover. Det är lämligt för prov med hög vattenhalt.
1. Extraktion med organiskt lösningsmedel
2. Ursaltning
81
Hur fungerar QuEChERS?
?
82
Vad är derivatisering?
Derivatisering är då en analyt är kemiskt modifierad för att göra det lättare detekterbar eller separerbar.
Karbonylhaltiga föreningar kan lättare analyseras genom derivatisering med 2,4-dinitrofenylhydrazin som omvandlas till derivatet 2,4-dinitrofenylhydrazon som sedan analyseras med HPLC. Produkterna kan då upptäckas av deras starka ultravioletta absorbans nära 360 nm.
