Méthode de l'addition standard

Source : Laboratoire du Dr Paul Bower - Purdue University

La méthode des ajouts dosés est une méthode d’analyse quantitative, qui est souvent utilisée lorsque l’échantillon comporte des éléments multiples qui donnent lieu à des effets de matrice, où les composants supplémentaires peuvent réduire ou augmenter le signal d’absorbance analyte. Qui se traduit par des erreurs significatives dans les résultats de l’analyse.

Ajouts dosés sont couramment utilisés pour éliminer les effets de matrice d’une mesure, car il est supposé que la matrice affecte toutes les solutions également. En outre, il sert à corriger pour la substance chimique séparations dans le processus d’extraction de phase.

La méthode est exécutée par la lecture de l’intensité (en l’occurrence fluorescente) expérimentale de la solution inconnue, puis en mesurant l’intensité de l’inconnu avec des quantités variables de norme connue ajouté. Les données sont tracées comme intensité de fluorescence vs. le montant de la norme ajouté (l’inconnu lui-même, avec aucune norme ajouté, est tracée sur l’axe des ordonnées). La ligne des moindres carrés entre en intersection avec l’axe des abscisses au négatif de la concentration de l’inconnu, comme illustré à la Figure 1.

Figure 1. Une représentation graphique de la méthode des ajouts dosés.

Dans cette expérience, la méthode des ajouts dosés est démontrée comme outil d’analyse. La méthode est une procédure d’analyse quantitative d’une espèce sans la génération d’une courbe d’étalonnage typique. Ajout d’un étalon l’analyse est réalisée en mesurant l’intensité spectroscopique avant et après l’ajout de portions précises d’une solution étalon connue de l’analyte.

Cette expérience étudie les espèces fluorescentes en réagissant de manière à former un complexe fluorescent. Cette approche est couramment utilisée dans le cadre de l’enquête des ions métalliques. Les ions d’aluminium (Al)^{3 +}seront déterminées en formant un complexe avec 8-Hydroxyquinoléine (8HQ). L’Al^{3 +} est précipitée par 8HQ d’une solution aqueuse et est ensuite extraite dans le chloroforme ; la fluorescence de la solution de chloroforme est mesurée et liée à la concentration de la solution^{3 +} Al d’origine. Sensibilité de l’ordre de parties par million (ppm ou μg/mL) est attendue pour cette expérience.

La réaction est

La quantité d’aluminium dans chaque échantillon lors de cette expérience est calculée comme suit :

Vide	0
Standard mL inconnu + 0	Vinconnu(Cinconnue) = 25 mL (Cinconnu)
Inconnu + 1 mL Standard	Vinconnu(Cinconnu) + VStandard(CStandard) = (Cinconnu) 25 mL + 1 mL (1 μg/mL)
Étalon inconnu + 2 mL	V Inconnu (Cinconnu) + V Standard (CStandard) = 25 mL (Cinconnu) + 2 mL (1 μg/mL)
Étalon inconnu + 3 mL	V Inconnu (Cinconnu) + V Standard (CStandard) = 25 mL (Cinconnu) + 3 mL (1 μg/mL)
Étalon inconnu + 4 mL	V Inconnu (Cinconnu) + V Standard (CStandard) = 25 mL (Cinconnu) + 4 mL (1 μg/mL)

1. préparation des réactifs

1. Al^{3 +} solution étalon de 100 ppm : dissoudre 0,9151 g de nitrate basique d’aluminium (Al (NO₃)₃•9H₂O) dans une fiole jaugée de 1 L avec l’eau distillée.
2. 8HQ solution dans l’acide acétique 1 M (2 % wt/vol) : ajouter 2,0 g de 8-Hydroxyquinoléine dans une fiole jaugée de 100 mL.
3. Soigneusement ajouter 5,74 mL d’acide acétique glacial à la fiole de 100 mL, puis compléter au trait avec l’eau distillée. Cela permet à la 8-Hydroxyquinoléine de dissoudre en phase aqueuse.
4. 1 M NH₄⁺/NH₃ tampon (pH ~ 8) : ajouter 20 g d’acétate d’ammonium (NH₄OAc) dans une bouteille de 100 mL.
5. Ajouter 7 mL d’hydroxyde d’ammonium 30 % à cette bouteille de 100 mL et compléter au trait avec l’eau distillée. Cela aide à neutraliser l’acide dans la solution 8HQ lorsqu’il est combiné.
6. Les autres réactifs comprennent sulfate de sodium anhydre (Na₂SO₄) et le chloroforme (qualité technique).

2. préparation des échantillons

1. Préparer une Al^{3 +} solution titrée de 1,00 ppm en ajoutant 1,0 mL de l’étalon de 100 ppm Al^{3 +} solution avec une pipette dans une fiole jaugée de 100 mL.
2. Placez les six 125 mL ampoule à entonnoirs dans les anneaux qui se trouvent sur un stand de grand anneau situé dans la hotte. Ils doivent être étiquetés comme suit : BL, 0, 1, 2, 3, 4. Veillez à ce que toute la verrerie est rigoureusement propre, car il est difficile d’obtenir des résultats quantitatifs si petites perles du chloroforme collent aux parois de la verrerie.
3. Ajouter 25,00 mL de la solution^{3 +} Al inconnue à cinq cheminées ampoule à marqué 0, 1, 2, 3, & 4. Dans cet exemple, la concentration inconnue est 0,110 ppm.
4. Ajouter 0, 1.00, 2.00, 3.00 et 4,00 mL de la solution^{3 +} 1,00 ppm étalon Al, respectivement, pour les 5 cheminées avec une pipette 1 mL.
5. Préparer un blanc en ajoutant 25,00 mL d’eau distillée à l’ampoule à décanter étiquetée BL.
6. Ajouter 1,0 mL de la solution de 8-Hydroxyquinoléine avec une pipette à chacune des six solutions.
7. Ajouter 3,0 mL de solution tampon avec une pipette à chacune des six solutions.
8. Extraire chaque solution deux fois avec 10 mL de chloroforme, secouer vigoureusement pendant 1 min à chaque fois. N’oubliez pas de ventiler occasionnellement l’ampoule à décanter pour libérer l’accumulation de pression. (Remarque : une bonne extraction n’a lieu que lorsqu’il y a beaucoup de liquide-liquide de contact entre les phases).
9. Recueillir le chloroforme dans un bécher étiqueté de 100 mL propre et sec. Chloroforme a une densité de près de 1,5 g/cm³, donc c’est la couche inférieure. Il ne devrait y avoir aucune trace de gauche de couleur jaune dans la phase aqueuse après une extraction complète.
10. Transférer le combinés de chloroforme extrait chaque bécher dans leur respectif fiole jaugée de 25 mL et compléter au trait avec du chloroforme. N’oubliez pas de placer des bouchons dans chaque fiole pour garder toute chloroforme de s’évaporer.
11. Ajouter environ 1 g de sulfate de sodium anhydre (Na₂SO₄) à chacun des six béchers de 100 mL de l’étape 2,9. Le sulfate de sodium aide à éliminer toute trace d’eau qui peut-être être présent dans l’extrait de chloroforme.
12. Transférer les solutions à leurs gobelets respectés. Agiter soigneusement pour faciliter la déshydratation de l’eau dans l’échantillon.
13. Décanter les extraits de chloroforme dans une cellule de fluorimètre quartz (Note : chloroforme se dissoudra une cellule en plastique polystyrène).

3. sélectionner la longueur d’onde d’Excitation

Déterminer les longueurs d’onde d’excitation et d’émission en exécutant des analyses, puis simplement lire et enregistrer l’intensité de la fluorescence de tous les échantillons à ces valeurs. Les bandes passantes d’excitation et d’émission sont préréglées à 5 nm. Le complexe absorbe dans l’UV proche, donc la longueur d’onde d’excitation doit être environ 385 nm. Au début, surveiller la fluorescence à 500 nm de la branche des émissions.

1. Sur le fluorimètre, vérifiez que les deux les internes et externes ventilateurs de refroidissement dans le fluorimètre sont allumés avant d’allumer la Lampe xénon. La Lampe xénon devient très chaude et nécessite un refroidissement continu.
2. Activez la haute tension (HT) pour le détecteur PMT à 400 V.
3. Ouvrez les deux des volets.
4. Ouvrez le programme d’acquisition de données sur l’ordinateur, c’est ici « 100nmFluorScan ».
5. Placez le « Sample + 2 mL ajouté » solution (2) dans la cellule de quartz à utiliser pour déterminer les longueurs d’onde d’excitation et d’émission exemplaires.
6. Avec la longueur d’onde d’émission initialement fixé à 500 nm, exécuter une analyse de l’excitation de 335-435 nm avec une vitesse de balayage de 2 nm/s.
7. De la parcelle résultant de la fluorescence, déterminer maximum longueur d’onde de fluorescence excitation (EXλ_max) et la valeur de l’instrument à cette valeur.

4. sélection de la longueur d’onde d’émission

1. Définissez la longueur d’onde d’émission de fluorimètre à 450 nm.
2. Définissez la plage de longueur d’onde d’émission à scanner 100 nm de 450 à 550 nm.
3. Pour lancer la numérisation, cliquez sur le bouton de « début du procès » sur le programme en même temps après avoir appuyé sur le bouton « Démarrer » sur le panneau avant du fluorimètre.
4. De la parcelle résultant de la fluorescence, déterminer la longueur d’onde des émissions maximales de fluorescence (EMλ_max) et la valeur de l’instrument à cette valeur (Figure 2).

La figure 2. Détermination optimale EXλ_max et EMλ_max longueurs d’onde.

5. mesure de la Fluorescence des échantillons

1. Tous les échantillons sont exécutés à EMλ_max et EXλ_max. Les analyses ne sont pas nécessaires pour chaque échantillon, mais seulement la valeur de fluorescence à ces conditions. À partir de l’échantillon plus diluée (vide), placer dans une cellule de quartz, puis dans l’instrument. Enregistrer l’intensité de fluorescence dans le cahier de laboratoire.
2. Répétez pour tous les autres échantillons.
3. N’oubliez pas que l’intensité Relative de vide doit être soustraite de l’intensité Relative de chacune des solutions avant de créer le tableau de calibrage.

6. créer l’intrigue des ajouts dosés

1. Tracer l’intensité de fluorescence vs µg de Al^{3 +} ajouté.
2. Déterminer la valeur de la méthode des moindres carrés de l’intrigue qui en résulte et enregistrer la pente et l’intersection.
3. Déterminer les µg de Al^{3 +} dans l’échantillon inconnu de l’équation µg Al^{3 +} = -b/m
4. Sachant que l’aluminium inconnu avait un volume de 25,0 mL ajouté à chaque échantillon, déterminer la concentration de l’aluminium dans l’inconnu.

Une analyse de la longueur d’onde d’excitation de 335-435 a montré l’absorption plus élevée à 399 nm, donc le monochromateur d’excitation a été fixé pour cette valeur. Puis l’analyse des émissions a été réalisée de 450 – 550 nm, et le signal le plus fort s’est avéré pour être à 520 nm. Ce sont les longueurs d’onde qui sont utilisés pour tous les échantillons.

Échantillon	Intensité de la fluorescence	Intensité de la Fluorescence a été corrigé
Vide	0,008	0,000
Échantillon	0,128	0,120
Échantillon + 1 mL	0,167	0.159
Échantillon + 2 mL	0,220	0,212
Échantillon + 3 mL	0.260	0,252
Échantillon + 4 mL	0,290	0,282

Une parcelle de fluorescence (Figure 3) vs µg de Al^{3 +} ajouté (Figure 4) a donné une ligne de carrés de :

Intensité de la fluorescence = 0,0417 x (µg de Al^{3 +} ajouté) + 0.1216

Quantité de Al^{3 +} =-(Y-Int)/pente =-0.1216/0.0417 =-2.916 µg/mL

La quantité d’inconnu ajouté étant 25 mL, puis la valeur de 2.916 µg/mL doit être divisé par 25.

Concentration d’aluminium inconnu = 2.916 µg/mL / 25,0 mL = 0,117 µg/mL = 0,117 ppm
qui est assez proche de la valeur réelle de 0,110 ppm (6,4 % d’erreur).

La figure 3. Fluorescence des échantillons.

La figure 4. L’intrigue de calibration des ajouts dosés.

La méthode des ajouts dosés est souvent la technique utilisée quand des résultats quantitatifs précis sont souhaitées, utilisées dans l’analyse analytique comme d’absorption atomique, la spectroscopie de fluorescence, ICP-OES et chromatographie en phase gazeuse. Ceci est souvent utilisé lorsqu’il existe des autres composants dans l’échantillon qui provoque soit une réduction ou une augmentation de l’absorbance souhaité pour les résultats quantitatifs. Lorsque c’est le cas, on ne peut pas simplement comparer le signal d’analytes aux normes à l’aide de l’approche traditionnelle d’étalonnage de la courbe. En fait, l’évaluation effet matrice devrait être une partie obligatoire de la procédure de validation.

Lors de l’extraction d’argent de vieux déchets photographiques est un autre exemple où des ajouts dosés peuvent être utilisés. Les déchets contient des halogénures d’argent et peuvent être extraites afin que l’argent peut être récupérée. Par dopage l’inconnu « déchets » avec des quantités connues d’argent, cette méthode peut prévoir le montant de l’argent provenant de la pellicule photographique.

Les travailleurs qui sont exposés au benzène, usines de fabrication sont souvent testés pour vérifier qu’ils sont sans danger en dessous des niveaux acceptés du benzène. Leur urine est testé pour la substance chimique, et c’est la matrice biologique. En outre, la quantité d’analyte répression varie pour différentes personnes, donc un kit de calibrage simple ne fonctionnera pas. Avec la méthode des ajouts dosés, chaque employé peut être testé et évalué avec précision.