Lyijy ja kadmium pitoisuuksien määrittäminen teelaaduista

Olen kirjoitellu pitkin yötä näitä blogitekstejä, joten valtuutan itseni kopiomaan Jennin blogitekstiä jotta minun ei itse tarvitse sitä enään manuaalisesti kirjoittaa.

''Tämä työ vaatikin sitten märkäpolton. Oottakaas kun kopioin vihkosta..... "Märkäpoltto on näytteenkäsittelymenetelmä, jolla pyritään poistamaan orgaaninen aines korottamalla lämpötilaa syttymislämpötila-alueelle". Suomeksi sanottuna se oli taas sitä istumista ja haukottelemista muutaman tunnin ajan. Yllättävän rankkaa. Se oli perjantai päivä kun tämä tehtiin. Kain piti lähtä aikaisemmin koulusta ryöstämään pankki tai jotain ja minä jäin sitten yksinään hoitamaan homman loppuun. Ja sehän meni yliajalle. Reilusti yliajalle. Ja se jos ei riitä pilaamaan perjantaifiilistä niin sairastumisen pitäisi. Oli ah niin ihanaa istua ja tuijottaa putkia ja tuntea miten kuume nousee ja särky yltyy. No onneksi sentään viikonlopulle sattui tuo sairastuminen ettei koulusta tarvinnut olla pois kuin yksi päivä. Think positive!

No sitten viikkoa myöhemmin päästiin oikeasti mittaamaan. Tehtiin nopsaa liuokset ja tällä kertaa päästiin mittaamaan GFAAS:lla (Graphite Furnace Atomic Absorption Spektrometer...tai jotain)
Ja yliaikaa taas! Kerran jouduttiin tekemään standardisuora uusiksi ja onneksi voitiin jättää laite mittamaan ja häipyä, kun Tapsa sen lupasi käydä sammuttamassa. Eikä me loppujen lopuksi edes oltu kun jotain puolituntia yliaikaa. Saatiinpahan työ valmiiksi!''
Kirjoittanut Jenni Aakko

Eli työssä on tarkoituksesna selvittää eri teelaatujen lyijy ka kadmium pitousuudet. kahdesta eri teelaadusta. Käynnissä on samalla myös tälläinen pieni vertailu jossa selvitetään onko näytevalmistelu menetelmillä vaikutusta tulokseen. Verrattavina ovat märkäpoltto menetelmä märkäpoltto laitteella (jonka suorittavat minä ja Jenni, ja toisena ryhmänä Sini ja Antti) sekä märkäpoltto teflondekalla.
Kun märkäpoltto on saatu tehtyä, suodatetaan jäänyt orgaaninen tuhka ja laimennetaan näyteseos 25 ml 0,5 Up-typpihappoliuokseen.
Käytännössä jenni teki märkäpolton ja minä laskin laimennoslaskut ja tei matriisinmuunninta

Edellisellä kerralla oli kuitenkin minun ja jennin pestävä suurimäärä astioita happopesulla. Tällä menetelmällä eliminoidaan astioissa käytäännä tämä tapahtuu valmistamalla 5 molaarinen Up-typpihappopesuliuos ensin liuostastita dekat aivan kaikki huuhdellan Up-vedellää. jonka kerran huljuutellan kertaalle happoliuoksella. Tämän jälkeen pestään Up-vedää 6 kertaa huljuuttelemalla. Kun tämä on tehty laitetaan välineet ja astiat pölyltäsuojattuun kaappiin
Itse tein matriisin muuntajan tätä työtä varten koululla olevien työohjeiden mukaan. Matriisinmuuntajaan tarvitaan kaksi komponenttia, toiseen punnittiin 1,21125 g NH4H2PO4 joka liuotettiin 25ml 0,5 Up-typpihappoa, toinen komponentti oli kaupallinen Mg-matriisinmuunnin. Mg-muuntajaa pipetoitiin 1,5 ml ja ammoniumdivetyfostaattia 6,25 ml tämä seos laimennettiin 25 ml 25ml-mittapullossa käyttämällä Up-typpihappoa, tämä matriisin muuntaja säilyy koko loppukurssin ajan ja sitä muutkin voivat sitten käyttää.
Koska jokaisen näytteen Pb ja Cd pitoisuudet ovat tuntemattomat tehdään jokaisesta näytteestä kolme eri laimennosta: 1/100, 10/100 ja laimentamaton.
Itse standardisuorien valmistaminen on melko perus huttua. GF-töissä käytetään kertakäyttöisiä koeputkia liuosvalmistus astioina. Ja sen sijaan että ne laimeettaisiin täyttämällä merkkiin laimennetaan liuokset lisäämällä mäntäpipetillä Up-typpihappo-laimennosliuosta, niin paljon että kokonais tilavuus on 10,00 ml. Liuoksiin ei tarvitse myöskään lisätä matriisin muuntajaa sillä GF-laitteen automatiikka annostelee matriisinmuuntajaa näytekammioon jokaisen mittauksen yhteydessä erillisestä astiasta.
Muistaakseni Jenni teki Pb-Kalibroitisuoran Mittaukset menivät lyijyn osalta melko hyvin. sikäli mikäli QC:t onnistuvat (en ole veilä tätä kirjoittaessa niitä laskenut) teimme tosin muutaman virheen koska tämä oli ensimmäinen grafiitti-uunityö. Emme käyttäneet laimentamiseen mustaa mäntäpipettiä Vain käytimme yleisessäkäytössä olleta valkoisia. kuten tulen pipettien kalibroitaessa huomaamaan ne anniskelevat vähän miten sattuu ja näin tarkassa työssä olisi se kyllä näkyy. Lisäksi Cd suora meni uusiksi koska teimme sellaisen virheen että Jemmi pipetoi ST2-liuoksen ja minä st1 ja st3, tästä syystä suora meni uusiksi Päätin ottaa osan koeputkien korkeista likaisesta pinosta. Kyllä tiedän olevani ääliö mutta väittäsin, että sen astian olisi hyvä olla pesuhuoneessa, että ei ihme jos tulee virheitä (korkit olivat kuitenkin kuiva joten konsentraatio ei muutu. Laitteen antamat ionisaatio piikit pysyivät myös hyvänä, niin jospa meillä oli tuuria eikä kontaminaatiota sattunut.) Kun Valmistin uuden Cd-suoran käytin mustaa GF-töihin tarkoitettua 1-10ml mäntäpipettiä
Lyijjyn mittauksen jälkeen oli Cadiumin mittauksen vuoro. Ja suorassa sekä QC-liuoksissa oli jotain hämärää sillä jouduin ne tekemään uudestaan.
Standardi- ja QC-kantavakiot ovat kaupallisia liuoksia joiden pitoisuus on tarkasti tiedossa
Sitten hiukan teoriaa GF-laitteen taustalta GF-uuni mittaa samalla tavalla FAAS-laite mitattavan näyteen atomien konsentraatio, muuttamalla ne atomimuotoon. Lamppu käyttää onttokatodilamppua. Jokaiselle alkuaineenne on oma lamppunsa joka sisältää mitattavan aineen atomeja. Nämä virittyvät sähkövirran johdosta, ja kun ne purkavat viritystilansa emittoivat kullekkin alkuaineelle ominaisilla allonpituuksilla. Tämä tekee menetelmästä spesifisen. Tämän lisäksi laitteessa on hila jolla saadaan vielä tarkemmin haluttu aallonpituus
Itse laite saa aineiden atomisaation aikaan Grafiittiuunissa suurissa lämpötiloissa muuttamalla alkuaineet kaasuksi. Tästä johtuen GF-AAS laitteella pystytään mittaamaan melkein kaikki alkuaineet, paitsi rikki ja halogeenit. Koska laite muuttaa näyteen kaasuksi suljetussa näytetilassa mahdollistaa tämä sen että näytetmäärät voivat olla hyvin pieniä, määritys tehdään yleensä 10-25 ul näytteitilavuuksilla. Laitteella pystytään myös tekemään 1000 kertaa tarkempia määrityksiä kuin FAAS-laitteilla ug/l tasolla. Menetelmä on kuitenkin hitaampi sillä jokaisen näyteen mittaamiseen kuluu aikaa noin 7 min, joka on huomattavasti pitempi kuin FAAS laitteella.
Kun näyte syötetään näytetilaan sen absorbansia mitattaessa, sen mittaaminen alkaa liuottimen haiduttamisella. tämän jälkeen on vuorossa tuhkistus. Jonka jälkeen läpötila nostetaan nopeasti 2000 tuhanteen asteeseen, tässä lämpötilassa näyte kaasuuntuu. kun absorpanssi on mitattu poltetaan näytteen jäämät pois ennen seuraavan mittauksen aloittamista. Laitteessa kulkee argonkaasuvirta joka estää että laitteen grafiitti uuni ei muutu hiilidioksiidiksi hapenvaikutuksesta korkeassa lämpötilassa, tämä kytketään pois mittausta tehdessä jotta näyte ei lähde kaasun mukana pois

Standardien, Qc-liuosten laimennoslaskut sekä lopputulosten laskemisen löydät täältä

Cd-mittaukset jätettiin torstai ja perjantain väliseksi yöksi mittaamaan. tuloksete kerättiin sitten aamulla

Kuten FAAS töissä tulosten luotettavuutta arvioidaan QC-liuosten avulla

Kadmium määritys on lotettava 9,5 % poikkeamalla

Lyijy määritys on luotettava 8,42 % poikkeamalla

Tulokset tiivistettynä

¨Vichy-veden Kalsium ja Mangesium pitoisuuden määritys (12,01,2011)

Toinen työ FAAS:silla oli Kalsium ja mangeesium pitoisuuden määrittäminen 3 eri vichy-valmistajan vichy-vesistä (samoista kivennäisvesistä kuin kalium ja natrium pitoisuudet). Siis eikuin koeputket ja mäntäpipetit laulamaan moniäänisesti hoosiannaa. Teimme 5 pisteisen standardi suoran standardiliuokset valmistimme samoihin pulloihin (ihan vain koska pystyimme) Eli väkevin Ca sekä Mg standardi oli samassa mittapullossa jossa oli kumpaakin haluttu konsentraatio omaa suoraa varten.
Minä valmistin standardisuorat ja Jenni teki QC-standardit ja näytelaimennokset. Työ oli ihan normaali Absorttio spektrin määrittäminen liekki-AAS laitteella ensin mittasimme Kalsiumin jonka standardi-suora onnistui ihan hyvin. QC-näytekkin osui standardialueelle. Mangeesiumin suoralle standardi-suorakin onnistui QC samoin
Mangesiumin QC-poikkesi oikeasta 14,3% joka ei ole hyväksyttävissä virherajoissa. Kalsiumin QC poikkesi 1,7% joka on hyvä.

Liuoslaskut, lopputulostenlaskemisen yms. löydät täältä

mielestäni työ sujui ihan tyydyttävästi, vaikka mangesiuminQC-liuos epäonnistuikin

Analyysitulokset vichyvesien alkaali- ja maa-alkaalimetallipitoisuudet

¨Vichy-veden Natrium ja Kalium pitoisuuden määritys (22,12,2011)

Ensimmäinen varsinainen varsinainen itsetehty työ FAAS:silla oli kalium ja natrium pitoisuuden määrittäminen 3 eri vichy-valmistajan vichy-vesistä. Siis eikuin koeputket ja mäntäpipetit laulamaan moniäänisesti hoosiannaa. Teimme 5 pisteisen standardi suoran standardiliuokset valmistimme samoihin putkiin (ihan vain koska pystyimme) eli Eli väkevin Na sekä K standardi oli samassa mittapullossa jossa oli kumpaakin haluttu konsentraatio omaa suoraa varten. Jenni teki standardit ja QC-näytteet ja minä valmistin näytteet.

        Työ eroaa muista siinämäärin että suoritus suoritetaan emissio spektrillä. Emissio-mittauksessa ei ole lamppua ollenkaan. Mittauksen periaatteena on se että kukin alkuaine lähettää eri aallonpituista säteilyä kun ne purkavat niiden viritystilansa. Viritystila syntyy kun alkuaine altistetaan liekille, tai korkeille lämpötiloille. Tässä tapahtumassa atomin elektronit siirtyvät ylemmälle kuorelle. Palatessaan takaisin oikealle paikalleen atomit emittoivat energiamäärän, joka niihin varastoitui kun elektronit virittyivät, sähkömangeetisena-säteilynä. Paljain silmin tämä havaitaan värimuunnoksena liekissä. AES-spektrometriassa tätä hyödynnetään sillä, että hilloilla voimme suodattaa detektorille vain sen allonpituuden säteilyn, joka emittoituu halutusta alkuaineesta. Mitä suurempi konsentraatio on näytteessä, sitä suurempi on emissio. Muutoin menetelmä on sama tässäkin pitää tehdä standarid joiden onnistumista valvotaan QC-liuoksilla.
      Minä laskin liuoslaskut, ja jenni teki standaridisuoran laskujeni perusteella. Kaliumin kantavakioliuoksen oli tehnyt itse pahamaineinen Kai Kulmakorpi, sen pitoisuus oli 1000 mg/l. Natrium-kantavakion oli tehnyt joku ihmeen Jenni Aakko Hennan kanssa, senkin pitoisuus oli 1000 mg/l. Molemmista Liuoksista tehtiin ensin välilaimennoksia jotta pitoisuudet saatasiin oikealle alueelle. Tässä työssä meillä oli vielä virheellinen työtapa ''oikaista'' välilaimennoksien kanssa , tarkoittaen sitä että otimme liian pieniä määriä väkevää liuosta, jotta välilaimennoksia tulisi vähemmän. Tässä on se vaara että jos pipetoinnissa on pienikin virhe on konsentraatioiden ero (siis halutun ja oikean välinen ero) järkyttävän suuri. Tästä syystä onkin viisasta tehdä useampi välilaimennos. Näyte-vichyjen pullojen etiketeissä oli merkitty natrium ja kalium pitoisuudet (paitsi saskialaisessa kivinnäisvedestä puuttui kalium pitousuus) näiden avulla pystyimme laskemaan. laimennukset kullekkin näytteelle. Osasto oli tehtävä kaksi erillistä näytelaimennosta, yksi Natriumia varten ja toinen Kaliumille siten että pitoisuus saatiin suoran alueelle. Mikäli jotain pitoisuutta ei ollut tiedossa tehtiin kolme laimennosta: laimentamaton (Liuokseen oli kuitenkin lisättävä 1 ml matriisin muuntajaa jotten laimennos suhde oli 99:100), 10/100 ja 1/100. Näistä toivon mukaan joku osuu alueelle.
       Liuokset tehtiin 100ml mittapulloihin, jokaiseen mitattavaan liuokseen tuli lisätä 1ml 10% CsCl-matriisinmuuntajaa, jolloin liuoksessa on 0,1%  matriisinmuunninta. (Matriisinmuuntimet ovat aineta jotka estävät haitallista ionisaatiota, eli ioneja tai yhdisteitä jotka voivat estää tutkittavaa ainetta ionisoitumasta, tai aiheuttavat häiriötä mittaussingaaliin omalla singaalillaan.) Sitten lisätään tarvittava määrä välilaimennosta tai työliuosta ja täytetään merkiin Up-vedellä sillä vesijohtovesi (myös ionivaihtimen läpikäyneenä) voi sisältää Na-pitoisuuksia.
      Tapio valmisti meille Natrium ja Kalium QC-liuoksen. Liuoksen Natrium pitoisuus oli 1000 mg/l ja Kalium pitousuus 1001 mg/l

Liuoslaskut, mittaustulokset ja lopputulosten laskemiset löydät tästä

Saadut tulokset kerrotaan laimennuskertoimien avulla alkuperäisiin pitoisuuksiin
      QC-liuoksilla valvotaan määrityksen oikeellisuutta ja luotettavuutta. QC-liuoksen poikkeaman ei saa olla yli 10% alkuperäisetä pitousuudetsta, muuten määritys on epäluotettava
      QC-näytteiden virhearvot olivat  Natriumilla 3,7% ja Kaliumilla 9,9%  Tulokset ovat sallituissa virherajoissa

Pipettejen Kalibrointi (27.01.2012)

Olin edellisen päivän taitajakisoissa, torstaina Jenni tehnyt orgaanista analyysi
        Perjantaina sitten paljastuikin että GF-AAS:sällä onkin, sitten ihan vatunmoinen lössi määrittämässä lyijyä joten jäimme vähän tyhjän päälle. Jenni ei ollut vielä edellisellä kerralla saanut tehtyä orgaanisen aineen analyysiä loppuun, itselleni Tapsa antoi vapaaehtoisen homman kalibroida luokan mäntäpipettejä, joiden tarkuudesta on ollut jatkuvaa valitusta. Vaan ei enään kun Kai-setä ottaa ja kalibroi.

Kalibrointi suoritettiin analyysivaalla, jonka tarkuus tarkistettiin koulumme ´vaakastandardi-klemmarilla (voiko mikään kuullostaa enään typerämmältä?). Klemmaria säilytettiin pilttipurkissa ja sen alkuperäinen massa tiedetään tarkasti. punnittuni klemmarin sain lukeman joka poikkeaa 0,0001 g Klemmarin alkuperäisestä painosta, tästä voimme todeta että vaaka on luotettava ja sen perusteella tehtävät tilavuuskalibraatiot tarkkoja (mikäli inhimillinen tekijä nimeltään Kai ei aiheuta muuttujia). Tämän jälkeen hain itselleni dekallisen UP-vettä sekä taulukkokirjan, jossa näkyy veden tiheys (g/ml) eri lämpötiloille. Asetin digitaalisen lämpömittarin veteen, jotta pystyisin valvomaan että lämpötila pysyy samana. Noin 100 ml degantteri lasi taarattiin ja aluksi suoritettiin 10 kpl, 10 ml tarkkaa pipetointia, jotta pystytään arviomaan, ovatko pipetillä tehtävät toistot luotettavai (eroavatko tulokset toisistaan liikaa). Työssä on huomiotava jatkuvasti se, että vesi haihtuu jatkuvasti. Lukema on siis otettava nopeati ja tarkasti kun vesimäärä on lisätty, vaaka pitää myös taarata juuri ennen lisäystä jotta virhe olisi mahdollisimman pieni. Myös se että veden lämpötila olisi sama, sillä veden tiheys muuttuu lämpötilan muunoksen myötä. Pipetti antoi muutaman toiston jälkeen toistettavia tuloksia joten suoritusta voidaan jatkaa
            Pipetinsäätö työkalulla (kuva) voidaan säätä kuinka paljon yhdellä pipetoinnilla nestettä imetään samaa lukemaa kohdin. minun piti ensin selvittää että kumpaan suuntaan nestemäärä kasvaa ja kumpaan pienenee. Muutaman punnituksen jälkeen selvisi, että kun työkallulla ruuvaa männän alaosasta oikealle, kun tukiosa osoittaa itsestään poispäin niin tilavuus suurenee.
          Tämän jälkeen on sitten vuorossa itse 1-10ml pipetin kalibrointi. Tässä vaiheessa on erityisen tärkeä tarkkaila veden lämpötilaa, jotta tulos pysyisi oikeana. Aluksi säädetään työkalulla pipettiä niin, että ensimmäinen pipetointi antaa lähelle oikeaa olevan massan, jos se ei ole oikea säädetään  pipetin ottamaa tilavuutta suuremmaksi tai pienemmäksi niin kauvan, että saatu massa on lähellä sitä massaa, joka taulukkokirjan tiheysarvojen perusteella tulisi olla yhdellä millillä mitatussa lämpötilassa (tässä tapauksessa 10 millillä koska erät ovat 10 mittauksia). Kun massa on lähellä oikeaa suoritetaan viisi tarkaa pipetointia ja jokaiselle punnitus. Näistä otetaan keskiarvo, jota verrataan tiheyden perusteella laskettuun oikeaan massaan. Tapion mukaan 1-10 ml pipeteillä sallittu heitto oli 0,01 g 10 ml kohdin. Saamani poikkeama oikeasta massasta oli 0,0007 g neljän toiston keskiarvosta. Olenko edes pro? 
 
           1- 0,1 ml pipetti kalibroidaan samalla tavalla tällä kertaa pipetoidaan suoraa 1 ml joten tiheyttä ei tarvitse kertoa jotta massoja voitaisiin verrata
            sain viiden toiston keskiarvomassaksi 0,99726 oikean veden lämpötilan ollessa 23,5 oli tiheys 0,99744 (g/ml) poikkeama toistojen keskiarvon ja taulukkoarvon välillä oli 0,00018 g oli ihan jees

Loppu päivästä kirjoitimme blogia Jennin kanssa

Orgaanisen aineen Analyysi (Osa 2) (16.12.2011)

Jatkoimme siitä mihin jäimme edellisenä päivänä jäimme eli teimme liuokset valmiiksi, ja teimme COOH-ryhmän varmennuskokeen.

                                                              Analyysitulokset

Karboksyylihappojen esteröintikoe antoi positiivisen tuloksen

       Suoritimmen nollakokeen, karboksyllihappojen ollessä läsnä tulisi syntyä hyvän hajuinen aine alkoholin kanssa reagoidessa, tämä osoitetaan lisäämällä Rauta(III)kloridia kokeen loppu vaiheessa joka reagoi estereiden kanssa saaden aikaan tummanpunaisen värin. Suoritimme kokeen nollan jälkeen omalla näytteellemmen, reagoivanan alkoholina toimi butanoli. myös tällä kertaa syntyi punainen väri FeCl3 lisättäessä, joten ainen sisältää ainakin yhden COOH-ryhmän.

Koulun IR-laite

       Tämän jälkeen Maarit näytti kuinka käytämme IR-laitetta, tämä oli varsin helppoa. Ensin otetaan putsataan näytepaikka, jonka jälkeen ajetaan tausta. Tämän jälkeen (kiinteällä aineella) peitetään näytepaikka kokonaan halutulla aineella, ja ruuvataan sen yläpuolella oleva juttu kiinni (en nyt valitettavasti tiedä oikeaa termiä) kunnes näytöllä intensitiivi näyttää 100%

Kun tutkimme kirjastosta lähimmäksi vastaavaa ainetta, antoi konen meille Sukkiinihapon joka oli lähimpänä analysoitavan ainen käyrää 73,2%tarkuudelle Tunnistin käyrät käyttäen opettajalta viime teoria tunnilla saatua IR-spektrin lukemisohjetta. Tunnistuksen kannalta tärkeimmät käyrät olen merkinnyt linkissä

        




Tunnistin näytteen  sukkiinihapoksi ja sitähän se oli

Työ onnistui heti ensimmäisellä kerralla, eli tunnistin annetun näytteen oikeen. Kolmonen tuli ja nyt om voittaja olo!