Flow Injection Analysis

More documents

Recommendations

Info

FIA-systemer, idet enzymerne har vist sig at udgøre det selektive led i den analytiske kæde. Derfor kan man også sige, at FIA ikke blot udgør en komplementær facilitet til biosensorer som sådan, men at systemet som helhed i mange sammenhænge kan opfattes som et attraktivt alternativ til disse. UDVALGTE ANDRE AT- TRAKTIVE OG INTERES- SANTE FIA-TEKNIKKER I mange analytisk-kemiske sammenhænge har FIA vist sig som særdeles attraktiv og her skal kort omtales nogle yderligere anvendelser. I Figur 13 er i reaktionsskema (1) vist, at visse analytter, såsom As(III), Sb(III) og Sn(IV), i sur opløsning og ved tilstedeværelse af et stærkt reduktionsmiddel (som f.eks. tetrahydridoborat (BH4 – ), kan konverteres til de pågældende grundstoffers hydridforbindelser. Disse er (analogt med NH3) gasser, som derfor meget enkelt kan skilles fra de øvrige komponenter i prøveopløsningen ved hjælp af en gas/væske-separator og efterfølgende detekteres ved at løbe gennem en opvarmet flowcelle i et AAS instrument, hvorved de atomiseres gennem opvarmningen (ligning (2)) og derpå selektivt kan detekteres. Oprindeligt blev hydridgenerering introduceret som en batchprocedure, men dette involverede adskillige problemer, som illustreret i Figur 13, nederst: Konverteringen af analytten må nødvendigvis finde sted i sur opløsning, men som det fremgår, er der muligheder for sidereaktioner og interferenser (ligning (3)–(5)). Således kan tetrahydridoborat selv reagere med syre under dannelse af hydrogen, hvorved reagenset bliver forspildt i forhold til den primære metalhydridreaktion. Af samme årsag præparerer man tetrahydridoboratreagenset i en svag basisk opløsning, og mikser først denne med syre, når prøven samtidig tilsættes. Et meget alvorligt problem er tilstedeværelsen af frie metaller eller metalborider, specielt af Ni, Cu og Co. Hvis ionspecies af disse metaller derfor er til stede i prøveopløsningen kan de blive reduceret af tetrahydridoborat, hvilket kan give mulighed for dannelse af kolloidale frie metaller eller metalhydrider (ligning (4)), hvilke har vist sig at udgøre meget aktive katalysatorer for nedbrydning af analythydriderne, inden de når målecellen. Under de dynamiske betingelser, som hersker i FIA, og fordi opholdstiden af hydridet i systemet er relativ kort, kan disse sidereaktioner i vid udstrækning enten elimineres eller være kinetisk diskrimineret imod i forhold til hovedreaktionen. Hvis sidereaktionerne rent faktisk skulle ske, vil den præcise timing i FIA-systemet sikre, at disse sker i præcis samme udstrækning for alle prøver, der introduceres. Som et praktisk eksempel på udnyttelse af hydridgenerering kan nævnes bestemmelse af As i jordprøver fra forurenede grunde, hvor der tidligere er foregået træimprægnering. Dette foregik ved at benytte opløsninger in- 14 deholdende As, Cu og Cr. Med sådanne prøver vil det være umuligt at bestemme As ved hydridgenerering ved en batchmetode, idet den genererede frie mængde Cu-metal vil nedbryde hydridet, inden det kunne bestemmes. Ved at benytte et FIA-system kan interferensen fra Cu imidlertid totalt elimine- Figur 14. (a) Simpel stopped-flow FIA-manifold med optisk detektion. Når prøven S injiceres, aktiveres timeren T. Såvel tiden fra injektion til stop af pumpning (delay time) som længden på selve stoptiden styres via en computer. (b) Kurven A svarer til en normal FIA-top. B er det signal, som man ville registrere ved at stoppe kort efter passage af toppen, såfremt der ingen reaktion sker, dvs. ingen ændring i den registrerede absorbans, mens den stiplede linje C repræsenter monitorering af en reaktion, som stadig foregår, og som giver anledning til stigende absorbanssignal. Såfremt reaktionsbetingelserne enten er af nulte- eller pseudo-nulte orden, vil hældningen af C være proportional med analytkoncentrationen.
es. Et andet eksempel på en unik FIA bestemmelse er at anvende såkaldt stopped-flow, dvs. man kan, efter at prøve og reagens er blevet bragt sammen i manifolden, stoppe flow’et. Dette kan tjene to formål: enten kan man stoppe, inden prøven når detektoren, for at opnå øget reaktionstid uden at få øget dispersion (hvilket jo ville ske, hvis man ville øge tiden gennem en længere slangelængde), eller man kan vælge at stoppe prøven inde i selve detektoren for her at monitorere den igangværende kemiske reaktion. I Figur 14 er vist et simpelt enstrenget FIA-system, hvor man vha. en Timer (T) kan vælge at stoppe den injicerede prøve. Hvis man ikke stopper, vil man få registreret en normal FIA-top (kurve A). Hvis man vælger at stoppe lige efter toppen er passeret, kan der være mulighed for to scenarier: Hvis den kemiske reaktion allerede er løbet til ende vil man få registreret et fladt signal (kurve B), hvis den stadigt forløber, vil man få et stigende signal (kurve C). Sidstnævnte metode kan således bruges til at få en idé om en given kemisk reaktions hastighed. F.eks. er standardmetoden til bestemmelse af phosphat som tidligere nævnt en reaktion med molybdat under dannelse af et gulfarvetphosphormolybdatkompleks (se Figur 4). Dette kan reduceres af f.eks. ascorbinsyre eller Sn(II) til et intensivt blåtfarvet kompleks, som derfor kan benyttes til bestemmelse af lave koncentrationer af phosphat. Batch-proceduren foreskriver, at man skal blande prøve og reagenser og så vente ca. en halv time før man spektrofotometrisk måler intensiteten af den blå farve. Der er således tale om en forventelig langsom reaktion. Dette kan simpelt eftervises i et FIAsystem, idet man ved at stoppe prøven i flowcellen kan se, at signalet bliver ved med stige. Omvendt betyder det også, at ved at benytte sig af den reproducerbare timing i FIA behøver man ikke at afvente steadystate (efter en halv time), men kan måle efter blot 30 s, hvilket jo forsimpler og billiggør proceduren i forhold til den konventionelle fremgangsmåde. Stopped-flow-metoden kan imidlertid også benyttes til kvantitativ måling af analytten, hvis man manipulerer sine forsøgsbetingelser på passende vis. Hvis vi således forestiller os, at vi har en reaktion, hvor analytten A reagerer med reagenset B under dannelse af et produkt P, som kan måles spektrofotometrisk, dvs. den målte absorbans er proportional med koncentrationen af P, vil det tilhørende reaktionshastighedsudtryk være givet ved: dP/dt = dA/dt = k cA cB. Hvis vi sørger for, at reagenset er i stort overskud, får vi dA/dt = k’cA. Og hvis koncentrationen af analytten kan anses for praktisk taget konstant under målingen, dvs. cA = k’’, får vi således dA/dt = k’k’’, hvor k’k’’ således bliver proportional til cA. Vi har med andre ord at gøre med en såkaldt pseudo-nulte ordens reaktion, hvilket betyder, at 15 hældningskoefficienten på kurven C, som netop er lig dA/dt, direkte kan relateres til koncentrationen cA. Ovennævnte applikation kan opfattes som en gradientteknik, hvor vi udnytter et punkt på responssignalkurven, som er forskellig fra toppunktet. Som det fremgår af Figur 2, vil der på enhver responskurve være to væskeelementer, som har samme dispersionskoefficient (D). Disse er knyttet til to specifikke tider ti. Det er således op til os at udnytte disse sammenknyttede D- og ti-værdier, hvilket har givet anledning til udvikling af en række gradientteknikker, som udover ovennævnte stopped-flow-teknik bl.a. omfatter titrering, automatisk prøvefortynding og gradientkalibrering. Der henvises til litteraturen for specifikke detaljer. Endelig skal det anføres, at der inden for det sidste par årtier er blevet introduceret nogle varianter og ekstrapolationer af FIA, nemlig Sequential <strong>Injection</strong> <strong>Analysis</strong> (SIA) og Lab-on- Valve (LOV). Mens de begge er baseret på de 3 FIAhovedhjørnesten, nemlig prøveinjektion, kontrollerbar dispersion og reproducerbar timing, så adskiller de sig fra det oprindelig FIA-design ved at benytte en selektionsventil samt i stor udstrækning at anvende stempelpumper, idet der generelt håndteres meget små væskevolumener. Der henvises til litteraturen, herunder til nogle af nedennævnte artikler i Dansk Kemi.
Page 1 and 2: Flow Injection Analysis AF ELO HARA
Page 3 and 4: ikke er kompressibelt, ville derimo
Page 5 and 6: Figur 4. (a) Flow diagram for spekt
Page 7 and 8: ellers er meget vanskelige eller um
Page 9 and 10: Figur 7. Enkeltlinje manifold til b
Page 11 and 12: 10 s), dvs. det dannede produkt er
Page 13: i et biologisk system, kalder man d

Flow Injection Analysis

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?