Zakład Analizy Środowiska Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

UNIWERSYTET GDAŃSKI
WYDZIAŁ CHEMII
Pracownia studencka
Zakład Analizy Środowiska
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych
Ćwiczenie nr 3
OCENA SKUTECZNOŚCI EKSTRAKCJI ZWIĄZKÓW
ORGANICZNYCH – ANALIZY TECHNIKĄ
CHROMATOGRAFII GAZOWEJ
Pracownia dyplomowa (Chemia)
Gdańsk, 2012
3. Pracownia dyplomowa (Chemia) – Ocena skuteczności ekstrakcji – chromatografia gazowa 2
1. CZĘŚĆ TEORETYCZNA
Uzyskane w ćwiczeniach 1-2 ekstrakty n-alkanów, kwasu 2,4-dichlorofenoksyoctowego
(2,4-D) oraz nikotyny z próbek środowiskowych (gleba, woda, materiał biologiczny) zostaną
poddane analizie techniką chromatografii gazowej w celu określenia skuteczności zastosowanych
metod ekstrakcji. Analiza ilościowa zostanie wykonana przy użyciu metody wzorca wewnętrznego
(n-dokozan C22 w przypadku analizy węglowodorów; kwas 2,4-dichlorofenylooctowy w przypadku
analizy 2,4-D; 4,4'-dipirydyl w przypadku analizy nikotyny). Ze względu na podobieństwo
strukturalne wzorców i analitów, możliwe jest wykonanie analiz bez konieczności wyznaczania
współczynników odpowiedzi detektora FID (przyjmujemy, że f = 1). Z tego względu, zawartość
badanego związku może zostać obliczona na podstawie wzoru:
mA
m IS
=
YA
Y IS
gdzie: mA i mIS odpowiadają masie badanej substancji oraz masie wzorca wewnętrznego, zaś Y A i
YIS – powierzchniom sygnałów badanej substancji oraz wzorca wewnętrznego.
Analiza n-alkanów oraz nikotyny może zostać wykonana bezpośrednio, natomiast 2,4-D
wymaga uprzedniego przeprowadzenia w mniej polarną i bardziej lotną pochodną – w przypadku
niniejszego ćwiczenia będzie to pochodna trimetylosililowa (TMSi). Szczegółowe omówienie
metod syntezy pochodnych w chromatografii gazowej będzie przedmiotem ćwiczenia 6.
2. WYKONANIE ĆWICZENIA
2.1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest ocena skuteczności różnych metod ekstrakcji wybranych
zanieczyszczeń środowiska o różnych właściwościach fizykochemicznych. Zastosowaną
techniką oznaczeń końcowych będzie chromatografia gazowa. Dodatkowym celem
ćwiczenia jest wykonanie prostej optymalizacji warunków analizy w celu skrócenia czasu,
potrzebnego na wykonanie pojedynczego oznaczenia.
UWAGA!!! W celu zidentyfikowania sygnału, pochodzącego od wzorca wewnętrznego,
należy dla każdej pary analit – wzorzec wewnętrzny dodatkowo wykonać analizę samego
wzorca wewnętrznego w końcowych warunkach analizy!!!
3. Pracownia dyplomowa (Chemia) – Ocena skuteczności ekstrakcji – chromatografia gazowa 3
2.2. Wykonanie ćwiczenia
2.2.1. Wyjściowe warunki analizy chromatograficznej
Chromatograf Trace 2000 Series GC z detektorem FID
Kolumna chromatograficzna RTX-1 30 m, 0,32 mm średnica wewnętrzna, 0,25 μm
•
grubość fazy stacjonarnej
•
Program temperaturowy: 80 - 320 °C, narost 6 °C/min
•
Temperatura dozownika i detektora: 320 °C
•
Dzielnik przepływu: 1:30
•
Gaz nośny: argon, stały przepływ 1 mL/min
•
Powietrze: 350 kPa, wodór: 35 kPa
2.2.2. Optymalizacja warunków analizy GC
Dla każdej pary analit – wzorzec wewnętrzny zaproponuj skrócenie czasu trwania analizy
na podstawie wyników analizy zgodnie z punktem 2.2.1. Można zmieniać następujące
parametry:
•
program temperaturowy kolumny
•
temperatura dozownika oraz detektora FID
•
przepływ fazy ruchomej.
W przypadku niewystarczającej czułości przyrządu, istnieje możliwość podniesienia
wartości tego parametru, manipulując następującymi parametrami analizy:
•
ustawienie tłumienia sygnału (spytaj prowadzącego!!!:)
•
ustawienie dzielnika przepływu
•
objętość nastrzyku.
2.2.3. Synteza pochodnych trimetylosililowych 2,4-D oraz kwasu 2,4dichlorofenylooctowego
Ekstrakty 2,4-D, uzyskane w ćwiczeniu 2, należy odparować do sucha pod delikatnym
strumieniem azotu. Następnie, dodać po 100 μl odczynnika BSTFA, zakręcić butelkę,
uszczelnić ją taśmą teflonową i umieścić w bloczku grzejnym na 30 minut w 90°C. W
identyczny sposób potraktować próbkę wzorca – kwasu 2,4-dichlorofenylooctowego.
Następnie, analizować uzyskane pochodne w identyczny sposób, jak pozostałe związki.
3. Pracownia dyplomowa (Chemia) – Ocena skuteczności ekstrakcji – chromatografia gazowa 4
UWAGA!!! BSTFA jest odczynnikiem gwałtownie reagującym z wodą oraz alkoholami.
Należy unikać obecności wody i alkoholi. Proszę dokładnie przepłukać strzykawki użyte do
pobierania BSTFA za pomocą dichlorometanu, następnie metanolu!
3. OPRACOWANIE WYNIKÓW
Na podstawie powierzchni sygnałów chromatograficznych wzorca oraz substancji badanej,
uzyskanych dla każdego z ekstraktów, należy obliczyć ilość obecnego w ekstrakcie analitu
(zakładamy, że f = 1). Następnie, należy porównać uzyskane wartości dla różnych metod
ekstrakcji i przedyskutować uzyskane różnice dla każdego ze związków.
4. SZKŁO I ODCZYNNIKI
•
•
•
•
•
•
•
•
•
ekstrakty z ćwiczeń 1-2
BSTFA (N,O-bis(trimetylosililo)trifluoroacetamid) z 1% TMCS (trimetylochlorosilan)
roztwory stosowanych wzorców wewnętrznych
dichlorometan
metanol
strzykawka do GC 10 μL 2 szt.
strzykawka 100 μL 1 szt.
bloczek grzejny 1 szt.
pipety Pasteura – 4 szt.