FIZIČKOHEMIJSKA ANALIZA

Nastavnik: prof. dr Ljiljana Damjanović-Vasilić

Asistent: dr Dragan Ranković

Tehnički saradnik: dr Zoran Nedić

• Nastava traje 15 sedmica,

2+1 čas sedmično

• Vežbe:

uglavnom demonstracione; ispituje se jedan

uzorak i vežbe sreĎuju nakon svakog termina.

• Dva nastavna kolokvijuma – 08.04. 2019. godine

i 20.05. 2019. godine

• Usmeno se polaže treći deo predviĎenog

gradiva

Fizičkohemijska analiza – raspodela poena

• Prisustvo predavanjima: maksimalno 4 poena

• Izveštaji (sa veţbi): maksimalno 8 poena

• TBL: maksimalno 3 poena

• Nastavni kolkovijum 1: maksimalno 20 poena

• Nastavni kolokvijum 2: maksimalno 30 poena

• Usmeni odgovor: maksimalno 35 poena

Ukupno: 5 + 10 + 20 + 30 + 35 = 100 poena

od 91-100 – ocena 10

od 81 – 90 – ocena 9

od 71 – 80 – ocena 8

od 61-70 – ocena 7

od 51 – 60 – ocena 6

• 7 ESPB - ukupno 7 x 30 = 210 radnih sati

• Ukupno 15 radnih nedelja => 14 radnih sati sedmično

LITERATURA:

• S. Mentus, Lj. Damjanović

FIZIČKOHEMIJSKA ANALIZA

Fakultet za fizičku hemiju, Beograd 2015.

• D.A. Skoog, J.J. Leary

PRINCIPLES OF INSTRUMENTAL ANALYSIS

Sounders College Publishing, 4th Edition, 1992.

• R.S. Drago

PHYSICAL METHODS IN CHEMISTRY

W.B. Saunders Company, Philadelphia 1977.

• F. Rouessac, A. Rouessac

CHEMICAL ANALYSIS, MODERN INSTRUMENTAL METHODS AND TECHNIQUES

John Wiley & Sons, LTD. 2000.

• Klasične metode analize: razdvajanje komponenti od interesa precipitacijom, ekstrakcijom ili destilacijom.

• Kvalitativna analiza: tretiranje reagensima i identifikacija proizvoda prema boji, tački ključanja ili topljenja, rastvorljivosti u različitim rastvaračima, mirisu, optičkoj aktivnosti ili indeksu prelamanja.

• Kvantitativna analiza: količina komponenti od interesa odreĎivana gravimetrijski ili volumetrijski (titracije).

• Sredinom 30-tih godina prošlog veka počinje merenje provodljivosti, elektrodnog potencijala, apsorpcije ili emisije svetlosti, odnosa mase i naelektrisanja, fluorescencije za kvantitativne analize neorganskih, organskih i biohemijskih uzoraka.

• Izuzetno efikasne metode bazirane na hromatografskom razdvajanju komponenti od interesa iz sloţenih smeša pre njihove kvalitativne i kvantitativne analize zamenjuju destilaciju, precipitaciju i ekstrakciju.

• INSTRUMENTALNE METODE ANALIZE

• Mnogi fenomeni na kojima se baziraju poznati su duţe od jednog veka, a njihova primena je kasnila usled nedostatka pouzdane i jednostavne instrumentacije.

• Razvoj modernih instrumentalnih metoda analize ide uporedo sa razvojem elektronske i kompjuterske industrije.

Signal Instrumentalne metode

Emisija zračenja Emisiona spektroskopija (X-zračenje, UV, VID, elektronska, Oţeova); fluorescencija, fosforescencija i luminiscencija (X-zračenje, UV i VID)

Apsorpcija zračenja Spektrofotometrija i fotometrija (X-zraci, UV, VID, IC); fotoakustička spektroskopija; NMR i EPR spektroskopije

Rasejanje zračenja Turbidimetrija; Ramanska spektroskopija; rasejanje elektrona (SEM)

Refrakcija zračenja Refraktometrija; interferometrija

Difrakcija zračenja X-zraci i metode difrakcije elektrona

Rotacija zračenja Polarimetrija; cirkularni dihroizam; optička rotaciona disperzija

Električni potencijal Potenciometrija; hronopotenciometrija

Količina naelektrisanja Kulometrija

Električna struja Polarografija; ampermetrija

Električni otpor Konduktometrija

Odnos mase i naelektrisanja Masena spektrometrija

Brzina reakcije Kinetičke metode

Termalne osobine TGA, DTA, DSC (Toplotna provodljivost i metode odreĎivanja entalpije)

Radiaktivnost Aktivacija i metode izotopskog razblaţenja

Sistem

Granica sistema

Elektromagnetno

zračenje

Toplota

TGA, DTA, DSC

El. komponenta: IC,

Raman

Mag. komponenta:

NMR i EPR

spektroskopije

Elektroni SEM, TEM, Oţeova spektroskopija

Joni Elektrohemijske metode analize

Vakuumske tehnike

Gasna i tečna hromatografija

Masena spektrometrija

Instrumentalna analiza

Instrumentalne metode hemijske analize

Fizičke metode u (organskoj) hemiji

Fizičkohemijske metode analize savremena analiza se bazira na fizičkohemijskim merenjima izvršenim

pomoću različitih instrumenata

1. da bi se postigla ušteda vremena

2. izbegla hemijska odvajanja

3. postigla veća tačnost pri radu

4. snizila granica detekcije

5. analiza malih količina uzoraka

6. nedestruktivne

• Pri fizičkohemijskoj instrumentalnoj analizi vrši se merenje fizičkih osobina neke supstance prvenstveno radi odreĎivanja njenog hemijskog sastava.

Mogu se dobiti informacije i o:

• prirodi i jačini veza i interakcija

• termodinamičkim i kinetičkim parametarima reakcija da bi se procesi razumeli i da bi se procesima moglo upravljati.

Uvek je poželjno koristiti više metoda.

Poznavanje elektronike je svakako poţeljno, ali je fundamentalno

poznavanje fizičkohemijskih aspekata instrumentacije vaţnije.

Generisanje

signala

Transformacija

dobijenog signala

u drugi tip

signala

Pojačanje

signala

Detekcija

signala

KAKO ODABRATI ADEKVATNU

METODU ANALIZE? • Značaj tehnike kroz prodaju odgovarajućih

instrumenata?

I veoma retko korišćene metode analize mogu biti od značaja ukoliko se

njihovim korišćenjem dolazi do rešenja problema.

Molekularna analiza: za 2000. godinu

9 milijardi dolara 21%

ostale metode

9%

UV/VID

spektrometrija

11%

IC 14%

Masena

spektrometrija

17%

Gasna

hromatografija

28%

Tecna

hromatografija

Neke metode instrumentalne analize su osetljivije od klasičnih metoda analize,

dok druge nisu.

Generalizacije na osnovu tačnosti, jednostavnosti i cene je teško napraviti.

Elektronska analitička vaga

• Fokus, prvenstveno, na osnovne principe

merenja i inherentna ograničenja i

prednosti metoda, ali i na sam instrument.

• Eksperimentator mora da poseduje

odgovarajuće znanje, strpljenje i iskrenost,

da razume tehniku ali i sistem koji ispituje.

Izbor metode: • Da li je potrebna delimična ili kompletna

analiza uzorka?

• Broj uzoraka koji se analizira

• Koncentracije od interesa (1-100%; 0,01-1%; manje od 0,01%)

• Da li se uzorak mora sačuvati nakon analize?

• Koja je potrebna preciznost?

• Trajanje analize

• Cena analize

• Pouzdanost odabrane metode

• Da li postoji adekvatno obučeno osoblje?

• Koje su posledice potencijalne greške merenja?

Definisanje problema

ili

predmeta istraţivanja

Formulacija pitanja

Definisanje ciljeva

Izbor metoda

Izbor procedure uzorkovanja

Izbor načina prikupljanja podataka

Uzorkovanje

Priprema uzorka

Separacija

Merenja

Prikupljanje informacija

Obrada podataka

Interpretacija rezultata

DA LI JE PROJEKAT ISTRAŢIVANJA ZAVRŠEN?

DA LI JE PROBLEM REŠEN?

Ne

Izveštaj

Arhiviranje podatka

1. Izbor homogenog uzorka (analita) čiji sadržaj

reprezentuje ispitivani materijal

2. Priprema i rastvaranje uzorka

3. Odvajanje komponenti od interesa od vrsta

koje ometaju merenje

Hromatografska analiza (LC-GC Intl. 1991, 4(2))

60% vremena

priprema uzorka 25% vremena

obrada podatka

15% vremena

analiza

Good Laboratory Practice (GLP)

“Dobra laboratorijska praksa”

• Rezultati instrumentalnih analiza često se veoma lako prihvataju kao tačni kada se dobiju u formi brojeva, pri čemu se poistovećuje tačnost broja sa tačnošću merenja.

• 9. marta 1990. godine Francuska je usvojila GLP u skladu sa preporukama EU

• GLP obuhvata: planiranje, proceduru, kontrolu, čuvanje i korišćenje podataka.

Akreditacija laboratorije

• Laboratorija dobija formalnu potvrdu kompetentnosti prolazeći postupak akreditacije

• Omogućava prihvatanje rezultata ispitivanja u zemlji i inostranstvu

• Uključena je u sistem atestiranja proizvoda

• Dodatno poverenje svojih i potencijalnih klijenata

• UnapreĎuje postupke ispitivanja, organizacije... što smanjuje troškove, odnosno uvećava profit

• Stalno unapreĎenje kvaliteta

• Promoviše poslovni ugled i uspešnost laboratorije

• Ranije je postojao Savezni zavod za

standardizaciju www.jus.org.yu

• Standard ISO 9000, odnosno ISO 9002

se odnosi na obezbeĎenje i upravljanje

kvalitetom

• Danas umesto JUS vaţi SRPS (srpski

standardi i srodni dokumenti); Institut

za standardizaciju Srbije.

http://www.iss.rs/

• Cilj kruţnih analiza je poboljšanje pouzdanosti informacija o kvalitativnom i kvantitativnom sastavu različitih materijala (ili šire o ispitivanju) i doprinos kvalitetu rada laboratorije. Kruţne analize pored toga omogućavaju pregled i poreĎenje različitih analitičkih metoda, pregled standarda i ureĎaja koji se koriste za analizu.

• Osnovna karakteristika kruţnih analiza je dobrovoljno učešće bez nadoknade, masovnost i anonimnost kod interpretacije rezultata.

• Učešćem u kruţnim analizama svaka laboratorija-učesnik dobija uvid u kvalitet sopstvenog rada.

MeĎulaboratorijska uporedna ispitivanja KRUŢNE ANALIZE

Organizacija kruţnih analiza

• Rad na kruţnim analizama je organizovan tako da meĎunarodna ili nacionalna organizacija raspisuje poziv za učešće u kruţnim analizama gde odreĎuje uslove za učešće, način prijavljivanja, rokove.

• Laboratorija učesnik dobija svoj identifikacioni broj koji se radi anonimnosti saopštava samo njoj.

• Radi statističke obrade podataka za svaki ispitivani parametar i primenjenu metodu treba saopštiti minimum tri rezultata.

• Laboratorije dobijaju obeleţene uzorke za analizu.

• Organizator prikuplja rezultate, statistički ih obraĎuje i javno objavljuje na sastancima ili u vidu izveštaja sa komentarima i eventualnim predlozima za poboljšanje kvaliteta ispitivanja

• Na osnovu obraĎenih rezultata moţe se vršiti

poreĎenje u odnosu na maksimalno dozvoljena

odstupanja po meĎunarodnim ili nacionalnim

standardima.

• Mogu se uporeĎivati pojedine metode.

• Svaka laboratorija moţe proceniti sopstveni rad kao i

mogućnosti metoda i aparatura koje koristi.

IMEP-9, rezultati odreĎivanja Pb

Rezultati odreĎivanja olova: Laboratorije iz Evropske unije; Leva vertikalna skala

odgovara koncentraciji olova a desna skala predstavlja odstupanje od tačne

vrednosti u procentima

Iako su u pitanju

dobro

opremljene

laboratorije

postoje znatna

odstupanja

od intervala u

kome je tačna

vrednost

(61,0-63,6

nmol/L)

IMEP-9, rezultati odreĎivanja Pb

Rezultati odreĎivanja olova: Laboratorije iz Bugarske, Kipra, Češke, MaĎarske,

Rumunije i Slovačke; Leva vertikalna skala odgovara koncentraciji olova a desna skala

predstavlja odstupanje od tačne vrednosti u procentima

IMEP-9, rezultati odreĎivanja Pb

Rezultati odreĎivanja olova: Laboratorije iz Balkanskih zemalja; Leva vertikalna skala

odgovara koncentraciji olova a desna skala predstavlja odstupanje od tačne vrednosti

u procentima