ZADACI. ktn c. λ λ. m s

Transcript

1 ZADACI o o 0,066 A , , , A 8 s m kg J mol kg mol K J K m s M ktn c - A λ π λ λ

2 . Odredte šrnu lnje (nm) ltja (λ 0 670,776 nm) kad se atom koj apsorbraju nalaze na temperatur od a) 100 K b) 3150 K. prosječna brzna atoma: k Boltzmannova konstanta T apsolutna temperatura m masa atoma Dopplerov pomak: a) λ λo c 8kTN πm A 670,776 nm m s 8 1, J K 100 K 6, ,14 6,9 10 kg mol 3 3 mol 1 λ 5, nm J kg m s b) λ λo c 8kTN πm A 670,776 nm m s ,38 10 J K 3150 K 6, ,14 6,9 10 kg mol 3 mol 1 λ 6, nm

3 3. Nek optčk flter ma svojstvo da propušta samo lnju u crvenom djelu spektra pr 6600 Ǻ. Izračunajte: a) valnu duljnu u nm µm, b) frekvencju c) valn broj. rješenje: a) λ 6600 Ǻ m 660, m 660,0 nm λ 6600 Ǻ 0, m 0,6600 μm b) ν c/λ 4, s -1 c) 1/λ 1, cm -1

4 4. U vsokotemperaturnm zvorma natrjev atom emtraju dublet prosječne valne duljne 1139 nm, kao rezultat prjelaza z stanja 4s u stanje 3p. Izračunajte omjer broja pobuđenh atoma u 4s onh u osnovnom 3p stanju u: a) plamenu acetlen/ksk (3100 C); b) najtopljem djelu nduktvno spregnutog plazma zvora ( 8000 C). N j /N 0 g j /g 0 ep(- E/kT) E h ν h c ~ ν λ 1139 nm a) T C T K b) T 8000 C T 873 K 4s 3p 4s stanja g j 3p 6 stanja g 0 6 g j /g 0 / λ 1139 nm cm -1 E j 8779,63 cm -1 1, ajcm 8779,63 cm -1 1, Jcm 1, J a) N j /N 0 0,333 ep [- 1, J/(1, JK K)] 7, b) N j /N 0 0,333 ep [- 1, J/(1, JK K)] 7,4 10

5 5. Plamenom emsjskom spektrometrjom određen je natrj u nzu uzoraka cementa. Plamen fotometar baždaren je nzom standardnh otopna koje su sadržavale 0.0, 0,0, 40.0, µg ml -1 Na O. Očtanja ntenzteta za te otopne znosla su 3.1, 1.5, 40.9, 57.1, odnosno a) Grafčk prkažte podatke. b) Odredte opsan pravac metodom najmanjh kvadrata. c) Izračunajte standardna odstupanja nagba regresje opsanog pravca. d) Za analzu je odvagano po 1,000 g uzorka cementa A, B C. Uzorc su otopljen u HCl, a otopna je nakon neutralzacje razrjeđena do 100,0 ml. Postupak mjerenja ponovljen je tr puta. Izračunajte kolčnu Na O (%) u svakom od uzoraka. Kolka je apsolutna, a kolka relatvna standardna devjacja za srednju vrjednost svakog određvanja? emsjsko očtanje postupak sljep uz. uzorak A uzorak B uzorak C prva analza 5,1 8,6 40,7 73,1 druga analza 4,8 8, 41, 7,1 treća analza 4,9 8,9 40, zabunom prolveno

6 nagb pravca, m odsječak pravca, b standardno odstupanje regresje, s r standardno odstupanje nagba, s m standardno odstupanje odsječka, s b standardno odstupanje rezultata, s c m S y S m y b N S m S s yy r r m S s s ( ) ( ) r b N 1 N s s ( ) c r c S m y y N 1 M 1 m s s + + y c srednja vrjednost M stovjetnh analza N broj točaka jednadžba pravca: y m + b N N y y ( ) ( ) N S ( ) ( ) N y y y y S yy ( )( ) N y y y y S y N broj parova podataka,y S, S yy sume kvadrata odstupanja od srednje vrjednost za pojednačne y

7 a) grafčk prkaz: b) I 0,9 γ + 3,18 c) s m 0,015; s r 0,96 I γ/ µg ml 1 d) I S I A0 I A I A0 I S I B0 I B I B0 I S I C0 I C 1 5,1 8,6 3,5 40,7 35,6 73,1 68,0 4,8 8, 3,4 41, 36,4 7,1 67,3 3 4,9 8,9 4,0 40, 35,3 I 8,56 I 35, 77 67, 65 A opaska: pr zračunavanju treba uzet u obzr razlku u očtanjma emsjskh ntenzteta za sljepe uzorke cemenata za sljepe uzorke standardnh otopna B I C

8 I A 8,56 γ 8,56 3,18 0,9 1 1 A µ g ml 7,59µ g ml 6 1 γ A 100 ml 7,59 10 g ml 100 ml wa ( Na O,cement) 0, 76 % 1,000g 1,000g I B 35,77 γ 35,77 3, B µ g ml 35,4 µ g ml 0,9 6 1 γ 100 ml 35,4 10 g ml 100 ml wb ( Na O,cement) B 0, 354 % 1,000g 1,000g I C 67,65 67,65 3, γ C µ g ml 70,08 µ g ml 0,9 6 1 γ C 100 ml 70,08 10 g ml 100 ml wc ( Na O,cement) 0, 701% 1,000g 1,000g A B C 0,76 % Na O s c 0,013 % (s c ) r 49 ppt 0,354 % Na O s c 0,01 % (s c ) r 3 ppt 0,701 % Na O s c 0,015 % (s c ) r 0 ppt

9 7. U uzorku krv volumena 5,00 ml staložen su proten pomoću trkloroctene kselne. Nakon centrfugranja preostaloj je otopn ph ugođen na vrjednost 3. Otopna je tada ekstrahrana dva puta s po 5,00 ml metlzobutlketona, uz prsutnost APCD - reagensa koj tvor komplekse s olovom u organskom materjalu. Ekstrakt je zravno raspršen u plamen smjese zrak/acetlen, pr čemu je pr 83,3 nm očtana apsorbancja 0,50. Alkvot od 5,00 ml standardnh otopna koje su sadržavale 0,400, odnosno 0,600 ppm Pb, obrađen su na st načn. Očtane vrjednost apsorbancja znosle su 0,396, odnosno 0,599. Uz pretpostavku da se sustav ponaša u skladu s Beerovm zakonom, zračunajte kolčnu olova (u ppm) u sptvanom uzorku krv. osnovne jednadžbe: A abc A kc rješenje: A 1 c 1 A c A st Auz A uz c uz cst cst cuz Ast (1) () c uz ppm 0,507 ppm c uz ppm 0,50 ppm c uz 0,5045 ppm Pb

10 metoda dodatka standarda složena matrca u alkvotn do uzorka dodaje se poznata kolčna standardne otopne analta mjerenje: otopna bez dodatka standarda otopna s dodanm standardom uvjet: sukladnost L-B zakonu mjerena velčna -c c uzorak 0 c

11 8. Sljedeć emsjsk sgnal dobven su ICP analzom alkvota od 5 µl krv pomješane sa standardnom otopnom mangana. Uzorc krv najprje su deseterostruko razrjeđen sa 0,1 M HCl. Prmjenom metode dodatka standarda zračunajte koncentracju Mn (µg/ml) u uzorku čste krv. otopna očt. ntenzteta uzorak 5,3 sljep uzorak 5, uzorak + 0,005 µg/ml Mn 55, uzorak + 0,010 µg/ml Mn 85,4 uzorak + 0,00 µg/ml Mn 145,3 rješenje: otopna I r I I r I sljep uzorak 5,3 0,1 sljep uzorak 5, 0,0 uzorak + 0,005 µg/ml Mn 55, 50,0 uzorak + 0,010 µg/ml Mn 85,4 80, uzorak + 0,00 µg/ml Mn 145,3 140,1

12 I grafčk prkaz: I 600,3γ + 0, γ, ppm z grafčkog prkaza γ 0,0033 µg ml 1 γ 0,0033 µg ml ,033 µg ml 1 faktor razrjeđenja

13 metoda unutrašnjeg standarda: standardna otopna koja se dodaje svm uzorcma standardma u stoj poznatoj kolčn po sastavu nje jednaka analtu mjern faktor (temperatura, protok, td.) utječu na sve otopne jednako (uzorke, standarde, unutrašnj standard) kalbracjska krvulja: omjer sgnala uzorka sgnala unutrašnjeg standarda prema koncentracj analta kalbracjska krvulja I / I st opaska: u slučaju šrokog raspona vrjednost prkazuje se kao log vrjednost c

14 9. Metoda unutrašnjeg standarda prmjenjena je za analzu bakra plamenom emsjskom spektroskopjom. Prpravljen je nz standardnh otopna bakra, od kojh je svaka sadržavala po 3,00 µg/ml kadmja. Otopna za analzu prpravljena je u odmjernoj tkvc od 5,0 ml, mješanjem 10,0 ml otopne uzorka 10,0 ml otopne kadmja početne koncentracje 7,5 µg Cd/ml. Tkvca je do oznake nadopunjena deonzranom vodom. Relatvn emsjsk ntenztet bakra kadmja mjeren su pr 37,4, odnosno 36,1 nm. Odredte koncentracju bakra u otopn uzorka. konc. bakra, relatvn ntenztet µg/ml 37,4 nm 36,1 nm 1,0 18,7 31,5,40 38,6 3,7 3,60 5,7 9,8 4,80 71,7 30,4 6,00 93,9 31,3 uzorak 45,3 30,

15 rješenje: c Cu, µg/ml I Cu, λ37,4 nm I Cd, λ36,1 nm I Cu /I Cd 1,0 18,7 31,5 0,594,40 38,6 3,7 1,188 3,60 5,7 9,8 1,768 4,80 71,7 30,4,359 6,00 93,9 31,3 3,000 c uz 45,3 30, 1,500 grafčk prkaz: I Cu /I Cd c, µg/ml z grafčkog prkaza c Cu,uz 3,03 µg ml ml c Cu 3,03 g ml 10mL µ µg ml 1 7,58 Y c + ( )

16 10. Metoda unutrašnjeg standarda prmjenjena je za analzu stroncja plamenom emsjskom spektroskopjom. Ishodna otopna stroncjevog ntrata prpravljena je otapanjem 0,415 g stroncjevog ntrata (M 11,63) u točno 1 l vode. U volumetrjske tkvce od 100 ml ppetom su dodavan razlčt volumen shodne otopne po 10 ml otopne VOSO 4 početne koncentracje 160,0 mg/ml. Tako prpravljene otopne nadopunjene su do oznake destlranom vodom. U odmjernu tkvcu volumena 100 ml s oznakom "uzorak" dodano je 10,0 ml otopne vanadja 50,0 ml otopne uzorka nepoznate koncentracje, te je otopna nadopunjena do oznake. Mjeren su ntenztet stroncjeve lnje pr 460,7 nm vanadjeve lnje pr 437,9 nm. Odredte koncentracju stroncja u otopn uzorka. shodna otopna Sr, relatvn ntenztet ml 460,7 nm 437,9 nm,00 16,9 35,7 4,00 9,9 33,1 6,00 54,7 38,5 8,00 74,7 39,3 10,00 81, 34,1 uzorak 36,1 35,4

17 rješenja: v Sr, ml c Sr, M I Sr, λ460,7 nm I V, λ437,9 nm I Sr /I V,00, ,9 35,7 0,473 4,00 4, ,9 33,1 0,903 6,00 6, ,7 38,5 1,41 8,00 9, ,7 39,3 1,901 10,00 1, , 34,1,381 uzorak 36,1 35,4 1,00 grafčk prkaz:.5 I Sr /I V z grafčkog prkaza c Sr 4, M zbog razrjeđenja c Sr,uz 4, /50 9, M c10-5,

18 11. Uzorak vode, koj sadrž cnk u tragovma, analzran je pomoću ICP-AES uz fotomultplkatorsku cjev kao detektor. Kalbracjska otopna koja je sadržavala 1,4 ppm cnka dala je sgnal velčne 14,5 jednca. Ako je pozadnsk sgnal (osnovn) 8, jednce, a ekvvalentan je koncentracj od 0,0 ppm, zračunajte koncentracju cnka u uzorku čj sgnal znos 94,5 jednce. rješenje: korekcja za I(Zn) 14,5 8, 116,3 jednce korekcja za c(zn) 1,4 0,0 1,38 ppm korekcja za I(Zn uz ) 94,5 8, 86,3 jednce omjer 116,3 : 1,38 ppm 86,3 : c(zn uz ) c(zn uz ) 1,0 ppm

19 DODATNI ZADACI I PITANJA 13. Otopna A koja sadrž nepoznatu kolčnu mangana daje pr 403,3 nm na ljestvc nstrumenta relatvno očtanje 45. Otopna B koja sadrž stu kolčnu nepopznate otopne kao A, te dodanh 100 µg/ml mangana, daje očtanje 83,5. Izračunajte koncentracju mangana (µg/ml) u otopn A. 14. Otopna uzorka mneralnog pepela (A) dala je na ljestvc nstrumenta relatvno očtanje 37. Otopne B C sadržavale su stu kolčnu nepoznate otopne kao A 40, odnosno 80 ppm dodanog kalja, a dale su očtanje 65, odnosno 93. Izračunajte koncentracju kalja (µg/ml) u nepoznatom uzorku mneralnog pepela. 15. Ukratko objasnte uporabu: - metode unutrašnjeg standarda; - metode dodatka standarda. 16. Ukratko objasnte: Boltzmannova raspodjela značenje u analtčkoj kemj; statstčka obradba podataka značenje u analtčkoj kemj. 17. Što je općento baždam djagram koja mu je uloga u analtčkoj kemj? 18. Uloga statstke u analtčkoj kemj. 19. Ukratko objasnte pojmove: baždarna krvulja; Gaussova raspodjela. 0. Objasnte: precznost, točnost. Navedte načne zražavanja precznost točnost analtčkh rezultata.

20 1. Objasnte metodu najmanjh kvadrata za dobvanje baždarne krvulje.. Defnrajte: artmetčku srednu; medjan; standardnu devjacju; prosječno odstupanje od srednje vrjednost; relatvnu standardnu devjacju; apsolutnu pogrešku; relatvnu pogrešku. 3. Što je elektromagnetsko zračenje? Kojm se parametrma opsuje? 4. Lambert-Beerov zakon. Analtčko značenje. 5. Na kojm se osnovnm procesma u plamenu temelj plamena emsjska spektroskopja? 6. Osnovn prncp atomske apsorpcjske spektroskopje. 7. Dopplerov efekt u atomskoj apsorpcjskoj spektroskopj. 8. Ukratko opšte slčnost razlke atomske apsorpcjske atomske emsjske spektroskopje. 9. a) Utjecaj temperature plamena na analzu atomskom emsjskom spektroskopjom. b) Metoda unutrašnjeg standarda. 30. Procese koj se zbvaju tjekom plamenofotometrjske analze objasnte na prmjeru otopne NaCl (jednadžbe!). 31. Što je ICP? 3. Apsorpcja elektromagnetskog zračenja. Usporedba atomske molekulske apsorpcje.

21 33. U svrhu analzranja uzoraka cementa prpravljen je nz standardnh otopna kojma su očtan emsjsk ntenztet natrja kalja pr 590, odnosno 768 nm. Svaka standardna otopna sadržavala je 6300 µg/ml kalcja kao CaO, koj je služo za kompenzacju utjecaja kalcja na očtanje emsjskh ntenzteta analzranh alkaljskh metala. Dobven rezultat prkazan su tablčno. Otopna nepoznatog uzorka prpravljena je otapanjem 1,0000 g cementa u kseln razrjeđvanjem do 100,00 ml. Izračunajte kolko Na O K O sadrž uzorak cementa (u %). koncentracja, očtanje emsje µg/ml Na O K O cement

22 34. Alkvot od 5,0 ml otopne uzorka dodan je u svaku od 5 odmjernh tkvca volumena 50 ml, označenh sa S, 1,, 3 4. Zatm je u odmjernu tkvcu dodana otopna standarda (c, M): 5,00 ml u tkvcu 1, 10,00 ml u tkvcu, 15,00 ml u tkvcu 3 0,00 ml u tkvcu 4. Sve su tkvce otapalom nadopunjene do oznake zmjerena je apsorbancja otopna pr 580 nm u kvet od 1,00 cm. Odredte koncentracju otopne uzorka ukratko opšte prncp uporabljene ekspermentne metode. tkvca A S 0, ,53 0, , Koncentracja kalja u krvnom serumu analzra se prmjenom metode dodatka standarda plamenom emsjom. Ekstrahrana su dva alkvota od po 0.5 ml seruma, čme su dobvene dvje dentčne otopne, te su obje razrjeđene destlranom vodom do konačnog volumena od 5 ml. U jednu od njh dodano je 10 μl 0. M KCl. Vrjednost odzva nstrumenta znosle su 3.1 odnosno 58.6 prozvoljnh jednca. Koja je koncentracja kalja u serumu?

23 36. Krom je u vodenoj otopn uzorka određen atomskom apsorpcjskom spektroskopjom. U tu je svrhu u svaku od odmjernh tkvca od 50 ml odppetrano po 10.0 ml uzorka nepoznate koncentracje, a potom razlčt volumen standardne otopne kroma (koncentracja standardne otopne c 1, ppm Cr). Tada su otopne razrjeđene do oznake. Ekspermentn podatc prkazan su prloženom tablcom. a) Nacrtajte apsorbancju kao funkcju volumena standarda, v s. b) Izvedte zraz ovsnost apsorbancje o koncentracjama standarda nepoznatog uzorka (c s c ), volumenma standarda nepoznatog uzorka (v s v ), te ukupnom volumenu razrjeđenja (v t ). c) Izvedte zraze za nagb odsječak pravca dobvenog u a) pomoću varjabla navedenh u b). d) Dokažte da ja koncentracja analta dana zrazom c bc s /av, gdje su a b nagb odnosno odsječak pravca prkazanog u a). e) Odredte ppm Cr u uzorku prmjenom: pravca prkazanog u a); zraza prkazanog u d). f) Ukratko objasnte prmjenjenu analtčku metodu. uzorak, ml standard, ml apsorbancja

24 37. a) Uzorak urna volumena.00 ml obrađen je reagensma koj s fosfatma daju obojenu otopnu, te je u odmjernoj tkvc razrjeđen do 100 ml. Alkvotu od 5.0 ml zmjerena je apsorbancja Drugom alkvotu od 5.00 ml dodan je 1.00 ml otopne koja je sadržavala mg fosfata, te mu je zmjerena apsorbancja Izračunajte sadržaj fosfata u uzorku urna (mg/ml). b) Koja je metoda prprave uzoraka prmjenjena u a)? 38. Odaberte zmeđu predloženh metoda najpogodnju za analzu kalcja u uzorku mneralne vode: automatska ph-ttracja, 1 H NMR spektroskopja, atomska emsjska spektroskopja, molekulska apsorpcjska spektroskopja, gravmetrjska analza, HPLC. Ukratko obrazložte svoj odabr.

25 39. a) Uzorak nekog metalnog naftenata, spaljen razrjeđen do određenog volumena, dao je na mjernoj ljestvc očtanje 9. Otopnama B C, koje su sadržavale stu kolčnu otopne uzorka dodanh 5, odnosno 50 ppm barja, očtane su vrjednost 53, odnosno 78. Izračunajte prosječnu koncentracju barja (µg/ml) u analzranom uzorku, uz pretpostavku da je sustav sukladan Beerovom zakonu. b) Koja je metoda prprave uzoraka za analzu prmjenjena u ovom prmjeru? Je l za analzu uzoraka uporabljena molekulska l atomska spektroskopja? Obrazložte. 40. Navedte procese označene u sljedećoj shem brojevma 1 do 7:

26 41. Metodom AAS određeno je olovo u uzorku paprke patvorene dodatkom olovljevog oksda ste boje. Uporabljen je elektrotermčk atomsk apsorpcjsk spektrometar koj omogućuje korekcju pozadne bazranu na Zeemanovom efektu. U cjev graftne peć smješteno je 0,001 g praška paprke. Određvanje površne apsorbancjskog pka zvedeno je pr λ 83,3 nm, najprje u odsutnost a potom u prsutnost magnetskog polja. Vrjednost apsorpcjskog maksmuma poslje korekcje pozadne znosla je 10 arbtrarnh jednca. Pod stm uvjetma je za 0,01 ml otopne koja je sadržavala 10 g/l Pb očtana vrjednost od 1000 sth jednca. Izračunajte masen % olova u uzorku analzrane paprke. 4. a) Pet standardnh otopna prpravljeno je za mjerenje koncentracje olova u otopnama A B. Sve su otopne sadržavale magnezj kao unutrašnj standard. Dobven su sljedeć podac: koncentracja, emsjsk sgnal sgnal Mg mg/l (arbtrarne jednce) 0,10 13,86 11,88 0,0 3,49 11,76 0,30 33,81 1,4 0,40 44,50 1,00 0,50 53,63 1,1 A 15,50 11,80 B 4,60 1,40 Izračunajte koncentracju olova (mg/l) u dvje otopne uzorka, A B. b) Ukratko objasnte metodu unutrašnjeg standarda.