Praktikumsversuche202007 GC DC

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    05-Jul-2015
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Gaschromatographie (GC)Bestimmung von Kovats-Indices Stichworte: Retentionszeit, Retention, Kovats-Indices, Trennfaktoren Es sollen die Kovats-Indices IK der drei Verbindungen Ethylbenzol, Benzol und Toluol bestimmt werden. Zur Durchfhrung des Versuchs werden von der ausstehenden Mischung der n-Alkane (Pentan, Hexan, Heptan, Octan, Nonan und Dekan) je 3 mal 1 l bei 70 C injiziert. Die Mischung Ethylbenzol, Benzol und Toluol in Trichlortrifluorethan wird bei dieser Temperatur ebenfalls 1.0 l 3 mal injiziert. Fr die Zuordnung der aromatischen Verbindungen knnen Sie die Messungen zur quantitativen GC verwenden. Die Analysenzeit betrgt bei 70 C etwa 10 min. Gerteeinstellungen Fluss 1 ml/min Stickstoff Split 1:200 Injektor SPL 270 C konstant Sule Varian Vf-5ms, 30 m Ofentemperatur: 70 C Durch die Wahl eines geeigneten Temperaturprogramms sollen Sie nach diesen Messungen die Analysenzeit fr die n-Alkane minimieren. Auswertung 1) Stellen sie die Funktion log tr = f (IK) dar und bestimmen Sie die Kovats-Indices der aromatischen Verbindungen 2) Diskutieren Sie die Ergebnisse der Analysenoptimierung

Quantitative GC Stichworte: Responsefaktoren, Interner und externer Standard, Standardaddition Von den ausstehenden Lsungen (a. Toluol/Benzol, b. Ethylbenzol/Benzol je 0,5 ml Aromat in 100 ml Trichlortrifluorethan) werden jeweils drei Chromatogramme bei 70 C aufgenommen. Die Einspritzmenge soll 1.0 l betragen. Die unbekannte Mischung haben Sie schon zur Bestimmung der Kovats-Indices injiziert (Die Messwerte daraus knnnen Sie hier verwenden). Anschlieend werden 0.5 ml der unbekannten Mischung (Benzol, Toluol, Ethylbenzol in Trichlortrifluorethan) mit 0.5 ml der Benzollsung (4 ml Benzol in 100 ml Trichlortrifluorethan) gemischt. Von dieser Mischung werden dreimal 1.0 l injiziert. Gerteeinstellungen Fluss 1 ml/min Stickstoff Split 1:200 Injektor SPL 270 C konstant Sule Varian Vf-5ms, 30 m Ofentemperatur: 70 C

a) Ermitteln Sie die Responsefaktoren von Ethylbenzol und Toluol gegenber Benzol b) Berechnen Sie mit diesen Faktoren die Konzentrationen der Verbindungen Benzol, Toluol und Ethylbenzol in der Aromatenprobe c) Berechnen Sie die Konzentrationen von Benzol in der unbekannten Mischung durch Anwendung des Aufstockverfahrens

Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS)

Bestimmung von Aromaten in Speisel

Stichworte:

Gaschromatographie, Massenspektrometrie, Elektronenstoionisation, Fragmentierung, Headspace-Sampling, Aufstockverfahren

Durchfhrung:

Am Beispiel eines Speisels sollen unbekannte aromatische Verbindungen in einer komplexen Matrix untersucht werden.

Folgende Randbedingungen sind eingestellt: Headspace-Sample Dani HSS 1000: Probenofen: Probenaufenthalt: Probenschleife: Transfer Tube: 120 C 15 min 1 ml 130 C

Gaschromatograph HP: Trgergas: Injektionsblock: Ofen: 1,0 bar Helium Gerstel-PTV 70 C (const.) 50 C / 1 min / 6 C min-1 / 80 C / 25 C min-1 / 150 C

Massenspektrometer HP: Solvent Delay: Scan-Modus: 1 min 30 550 amu

Die Einstellungen an den Gerten werden vom Assistenten durchgefhrt und sind nicht zu verndern!

Bestimmung der Aromaten:Zu Beginn des Versuchs werden 2 ml eines bereitgestellten Speisels (mit Aromaten) in ein 20 ml Head-Space Gef pipettiert und mittels GC-MS analysiert. Die aromatischen Inhaltsstoffe des Speisels knnen mit Hilfe einer MS-Datenbank aus dem TIC (total ion current) identifiziert werden.

Quantitative Bestimmung der Aromaten: Fr diesen Versuchteil bedient man sich des Aufstockverfahrens. Hierzu wird eine Standardlsung angesetzt, bei der man 10 ml reinen ls in ein Becherglas pipettiert und je 25 l der Aromaten 1 - 4 (stehen am Arbeitsplatz aus) hinzugibt. Nach kurzer Rhrzeit mit einem Magnetrhrer werden dann folgende Proben hergestellt und in ein Head-Space Gef pipettiert:

l (mit Aromat) l (rein) Standardlsung

1. Aufstockung 2. Aufstockung 3. Aufstockung 4. Aufstockung 5. Aufstockung

1,0 ml 1,0 ml 1,0 ml 1,0 ml 1,0 ml

1,0 ml 0,8 ml 0,6 ml 0,4 ml 0,2 ml

0,0 ml 0,2 ml 0,4 ml 0,6 ml 0,8 ml

Danach erfolgt fr die fnf Aufstockungen die gleiche GC-MS Bestimmung, wie zu Beginn fr die mit Aromaten versetzte lprobe.

Auswertung: 1.) 2.) Stellen Sie die Analysenfunktion FE = F(cAromat [mg/2ml]) graphisch dar und erlutern Sie den Verlauf der Funktion. Berechnen Sie aus dem negativen Schnittpunkt der Regressionsgerade auf der Abzisse die Aromatenkonzentration des Speisels. 3.) Diskutieren Sie die von den identifizierten Aromaten aufgenommenen Massenspektren und ordnen Sie den intensittsreichsten Signalen die entsprechenden Fragmente zu. 4.) Welchen Vorteil besitzt das Aufstockverfahren gegenber der Kalibrierung?

Atom-Absorptions-Spektrometrie (AAS)Bestimmung von Kupfer und Eisen in einer Wasserprobe Stichworte: Grundzustand, Atomisierung, Spektrallinien, Absorption, Hohlkathodenlampe,

Untergrundkompensation, Unabhngigkeit von Messungen, Verfahrenskenngren Durchfhrung: Am Beispiel des Absorptionsvermgens von Kupfer sollen die erreichbare Nachweisgrenze, die Reproduzierbarkeit und Standardabweichung des Verfahrens nach Kalibriergeradenund Leerwertmethode bestimmt werden. Am Beispiel von Eisen soll das Aufstockverfahren als alternatives Analysenverfahren untersucht werden. Folgende Randbedingungen werden eingestellt: Gert: Varian Spektra AA (ohne D2-Untergrundkorrektur) Trgergas: Luft (3.5 l/min) Brenngas: Acetylen (1.5 l/min) Multielementhohlkathodenlampe: Cu, Fe Lampenstrom: 5 mA (Cu), 5 mA (Fe) Spaltbreite: 0.5 nm (Cu), 0.2 nm (Fe) Wellenlnge: 324.8 nm (Cu), 248.3 nm (Fe) Die Einstellung der Gerteparameter am Spektrometer erfolgt durch den Assistenten! Kupfer Kalibrierverfahren: Ausgehend von der Fixanal-Lsung (10 g/l Cu) werden die folgenden 10 Verdnnungen hergestellt: lfd. Nr. 1 2 3 4 5 Konz. Kupfer 0,02 mg/l 0,03 mg/l 0,05 mg/l 0,10 mg/l 0,25 mg/l lfd. Nr. 6 7 8 9 10 Konz. Kupfer 0,5 mg/l 1,0 mg/l 2,0 mg/l 3,0 mg/l 5,0 mg/l

Alle Lsungen werden mit 0,65 %iger Salpetersure (10 ml 65 %ige HNO3 pro Liter) aufgefllt!!

Die Extinktion wird folgendermaen bestimmt: Die Leerwert-Lsung (0,65 % HNO3) wird vor jeder Messreihe einmal benutzt, um den Leerwert des Gertes (Autozero-Taste) auf 0,000 einzustellen. Die Extinktion jeder Kalibrierlsung wird fnfmal nach folgender Messreihe bestimmt, die die Unabhngigkeit der Messungen sicherstellt: Messreihe 1: Lsung 1 10 Messreihe 2: Lsung 1 10 Messreihe 3: Lsung 1 10 Messreihe 4: Lsung 1 10 Messreihe 5: Lsung 1 10 Im Anschluss nach jeder Messreihe wird die kupferhaltige, unbekannte Wasserprobe gemessen. Kupfer Leerwertmethode: Fr die Bestimmung der Nachweisgrenze nach der Leerwertmethode werden 10 Leerwert-Lsungen (0,65 % HNO3) neu hergestellt. Pro Leerwert-Lsung werden jeweils fnf Extinktionen bestimmt. Als Empfindlichkeit des Verfahrens wird die Steigung b vom Kalibrierverfahren bernommen. Eisen Additionsverfahren: Ausgehend von der Fixanal-Lsung (10000 mg/l Fe) wird eine Standardlsung von 10 mg/l Eisen hergestellt, wobei alle Lsungen mit 0,65 %iger Salpetersure aufgefllt werden. Dann werden in 4 Messkolben, Nennvolumen 50 ml, jeweils 25 ml der unbekannten Eisenprobe gegeben. In diese Messkolben werden folgende Volumina der Eisen-Standardlsung pipettiert: 0 ml, 5 ml, 10 ml und 15 ml. Die Messkolben werden anschlieend mit 0,65 %iger Salpetersure bis zur Marke aufgefllt. Als Blindwert-Lsung dient die 0,65 %iger Salpetersure. Die Zugaben von Eisen-Standardlsung ergeben folgende Eisengehalte: 0 ml 5 ml 10 ml 15 ml 0 mg/l 2 mg/l 4 mg/l 6 mg/l unbekannte Messlsung 1. Aufstockung 2. Aufstockung 3. Aufstockung

bezogen auf das eingesetzte Volumen der Messlsung von 25 ml. Die Verdnnung, die durch das Auffllen auf 50 ml bedingt ist, geht nicht in die Berechnung ein. Die Leerwert-Lsung (0,65 % HNO3) wird einmal benutzt, um den Leerwert des Gertes (AutozeroTaste) auf 0,000 einzustellen. Jede Messlsung mindestens dreimal messen. Auswertung: Kupfer 1.) Stellen Sie die Analysenfunktion Ext. = F(cCu [mg/l]) grafisch dar und erlutern Sie den Verlauf der Funktion. 2.) Berechnen Sie aus der Analysenfunktion die Kupferkonzentration der unbekannten Wasserprobe. 3.) Berechnen Sie die Standardabweichung des Verfahrens. 4.) Berechnen Sie die Nachweis-, die Bestimmungs- und Erfassungsgrenze des Verfahrens gem der Kalibriergeraden- und Leerwertmethode nach DIN 32645 (Mai 1994). Eisen 1.) Stellen Sie die Analysenfunktion Ext. = F(cFe [mg/l]) graphisch dar und erlutern Sie den Verlauf der Funktion. 2.) Berechnen Sie aus dem negativen Schnittpunkt der Regressionsgerade auf der Abszisse die Eisenkonzentration der unbekannten Wasserprobe. 3.) Welchen Vorteil besitzt das Aufstockverfahren gegenber der Kalibrierung?

Literatur: Wachter, G., Kleiner, J., Lernhardt, U., Statistik in der Analytischen Qualittssicherung Teil 1 bis 9", Chemie in Labor und Biotechik 49 (1998), 84-86, 128-132, 180-183, 217-220, 258-262, 297-299, 336341, 380-384, 421-424

PolarographieDer Versuch: Ascorbinsure (Vitamin C) in flssigen Lebensmitteln wird durch oxidative differentiale Pulspolarographie sowohl mit dem Kalibrier- als mit dem Standardaufstock- verfahren bestimmt. Stichworte: Arbeits-, Gegen- und Bezugselektrode; Kapazittsstrom; Diffusionsstrom; Halbstufenpotential; Gleichstrom- und Pulspolarographie; polarographische Auswerteverfahren; IlkoviGleichung; Matrixeffekte; Entgasen von Lsungen Literatur: (Theorie) 1. D. A. Skoog und J. J. Leary, Instrumentelle Analytik, Springer, Berlin, 1996, S. 515-525, 576-588, 592-603 2. Harris, Daniel C., Lehrbuch der Quantitativen Analysis, Vieweg, Braunschweig, 1998, S. 572577, 601-625 3. Schwedt, G., Analytische Chemie, Thieme, Stuttgart, 1995, S. 146-159 Gebrauchte Reagenzien:1. Eine ca. 0,1 %ige Oxalsure-Lsung (ca. 1 g in 1 L Reinstwasser). 2. Eine Standardlsung von 100,0 mg Ascorbinsure in 100,0 mL Oxalsure-Lsung. Die Ascorbinsure wird in einem 100-mL-