Préparation des échantillons pour analyse

Source : Laboratoire du Dr B. Jill Venton - University of Virginia

Préparation de l’échantillon est la façon dont un échantillon est traité afin de préparer pour l’analyse. Préparation minutieuse est essentielle en chimie analytique pour générer avec précision soit un échantillon standard ou inconnu pour une mesure chimique. Erreurs dans les méthodes de chimie analytique sont catégorisées comme aléatoire ou systématique. Des erreurs aléatoires sont des erreurs dues à des changements et sont souvent dues au bruit dans l’instrument. Erreurs systématiques sont dues à l’enquêteur ou partialité instrumentale, qui introduit un décalage dans la valeur mesurée. Erreurs dans la préparation de l’échantillon sont des erreurs systématiques, qui seront propagent à travers l’analyse, causant des incertitudes ou des inexactitudes dans les virages de calibrage incorrect. Les erreurs systématiques peuvent être éliminés grâce à la préparation de l’échantillon correct et utilisation correcte de l’instrument. Préparation des échantillons pauvre peut aussi parfois nuire à l’instrument.

Pour apporter une solution, il faut tenir compte de la solubilité de la substance qui est mesurée. Le composé d’intérêt doit se dissoudre dans du solvant afin de rendre une solution. Solubilité est un facteur d’interaction intermoléculaire de l’analyte avec le solvant et peut souvent être manipulée en changeant le type de solvant ou le pH.

La première étape en faisant un échantillon est choisir verrerie appropriée et qui en fait une solution. La plupart des échantillons dans la phase liquide sont fabriquées dans des fioles jaugées. Fioles jaugées sont faits pour contenir un certain volume de liquide à une température donnée (généralement 20 ° C) et sont étalonnés pour être précis, moins de 0,02 % si elles sont verrerie de classe A. Fioles jaugées sont beaucoup plus précises pour mesurer les liquides que les cylindres gradués.

Pour apporter une solution d’un solide, le solide doit d’abord être massé avec précision avec une échelle étalonnée. Cependant, la masse de certains réactifs et précipités peut changer parce qu’ils sont hygroscopiques et absorber l’eau. Si le réactif a absorbé l’eau, il est impossible d’utiliser le poids moléculaire non hydraté pour obtenir le bon nombre de moles. Pour enlever l’eau adsorbée, solides qui sont thermiquement stables sont séchés dans une étuve à ~ 110 ° C. Précipités et réactifs solides sont ensuite stockées dans un dessiccateur contenant un déshydratant qui absorbe toute l’eau présente.

Si l’échantillon à diluer est un liquide une pipette est normalement utilisée pour la mesurer. Une pipette en verre est généralement calibrée pour écouler un volume précis et la dernière goutte reste dans la pipette et ne devrait pas être soufflée. Une pipette de mesure aura plusieurs marquages sur elle — semblable à une burette — et est moins précis mais plus polyvalent qu’une pipette de transfert. Petits volumes peuvent être mesurés à l’aide de micropipetters variables, avec des pointes en plastique jetables, et ces documents sont disponibles en volumes de 1 – 5 000 µL. Micropipetters doivent être étalonné dans afin qu’ils puissent mettre à jour tous les 6 mois. Si le plastique est un problème, petit microseringues permet également de mesurer les volumes de l’ordre du microlitre.

Après qu’une solution faite il y a des autres éléments de la préparation de l’échantillon qui peuvent être pertinents. N’importe quel échantillon reste solide dans le liquide doit être filtré. Filtration traditionnelle utilise une configuration avec un filtre en papier qui se trouve dans un entonnoir de verre fritté sur le dessus une fiole filtrante avec un bras où vide peut être tiré. Ce type de filtrage est utilisé pour recueillir un précipité dans les expériences telles que l’analyse gravimétrique. Des échantillons plus petits qui sont à analyser peuvent être nettoyés par seringue de filtrage où l’échantillon est chargé dans une seringue et traverse ensuite un filtre de polymère avec jusqu'à résolution 0,2 nm. En outre, les filtres de spin sont disponibles où l’échantillon est chargé dans un tube de microcentrifuge avec un filtre, le tube est placé dans une centrifugeuse et le liquide filtré est en bas après centrifugation. Filtres de spin sont également utilisés pour concentrer les analytes plus grandes, comme les protéines. Filtres de seringue et d’essorage sont utiles pour filtrer les contaminants et d’autres solides qui peuvent interférer avec l’instrument ou de la mesure. Le type de filtration utilisé dépend de la quantité de l’échantillon et la taille du solide qui doit être filtré.

Préparation de l’échantillon peut également impliquer extraction ou preconcentrating un échantillon. Lorsque l'on étudie les ions métalliques, chélation peut être utilisée pour l’extraction sélective. Des ions métalliques seront lient à un agent chélateur et puis le complexe chélaté peut être extrait à. Les agents masquants sont utilisées avant chélation pour lier à un ion métallique spécifique qui n’est alors pas chélaté par l’agent chélatant. Une réaction chimique demasking est utilisée pour libérer l’ion métallique spécifique en solution. Masquage permet une préparation des échantillons et protection de certains ions métalliques plus spécifiques.

Solubilité est la quantité de substance qui se dissout dans un liquide. En règle générale, si moins de 0,1 g vont se dissoudre dans 100 mL de solvant, une substance est considérée être insoluble. Solubilité dépend des interactions intermoléculaires avec l’analyte et par conséquent, la règle générale de solubilité est « comme se dissout comme ». Substances polaires ont tendance à se dissoudre dans les solvants polaires alors que des analytes polaires se dissolvent bien dans des solvants non polaires. Solubilité des solides dans un liquide est généralement supérieure aux températures élevées, en raison de l’énergie supplémentaire et le mouvement moléculaire.

Chélation est accomplie par des ligands multidentates disposant de plusieurs sites de fixation d’une molécule. L’agent chélateur plus courante pour les ions métalliques est l’acide éthylènediaminetétraacétique (EDTA), qui est hexadentate et se lie à travers 2 azote et 4 atomes d’oxygène. Il a 6 protons acides qu’il peut perdre à la formation de complexes métal-EDTA. La constante de formation pour la liaison est pH spécifique et le pH est ajusté souvent pour ajuster la spécificité de la réaction de chélation.

Parce que l’EDTA peut complexe avec beaucoup de différents métaux, masquage est nécessaire afin d’effectuer une analyse d’un métal particulier. Avant l’ajout de l’agent chélatant, un agent masquant est ajouté pour protéger l’ion d’intérêt de réagir avec l’EDTA. La constante de formation du complexe de métal-agent de masquage doit être supérieure à la constante de formation du complexe EDTA-métal afin que l’EDTA ne réagira pas. Par exemple, le fluorure de masques Al^{3 +} et Fe^{3 +}. Le cyanure est un autre bon masquage agent qui ne réagit pas avec Mg^{2 +}, Ca^{+ 2}ou Pb^{2 +} mais réagit avec d’autres métaux tels que le Cd^{2 +}, Hg^{2 +}, Fe^{2 +}, Fe^{3 +}et Ni⁺. Cyanure peut former un gaz toxique à faible pH donc il devrait toujours être utilisé dans une solution pH 11 au-dessus. Demasking libère l’ion métallique masquée ; par exemple, le cyanure peut être Demasquée par une réaction chimique avec le formaldéhyde. Masquage et demasking permettent de sélectivité pour mesurer les composants des mélanges complexes.

1. faire une Solution d’un solide

1. Choisir la verrerie correcte pour faire la solution.
2. Nettoyer la verrerie soigneusement par un bain d’acide de 1 % HCl ou HNO₃ ainsi que du savon afin d’éliminer toutes les impuretés (avertissement de sécurité : avec n’importe quel acide fort utiliser des gants, lunettes et autres équipements de protection personnelle appropriés).
3. Rincer la verrerie plusieurs fois avec de l’eau distillée. Sécher dans un four si nécessaire.
4. Pour faire une solution d’une masse solide, la quantité correcte de solide.
5. Mettre le solide dans la fiole jaugée et remplissez sur ¾ pleine avec le solvant.
6. Agiter pour dissoudre entièrement le solide avant de remplir la fiole jaugée entièrement.
7. Remplir la fiole jaugée à la ligne. Le ménisque doit toucher la ligne de remplissage. Puis inverser le ballon plusieurs fois avec le capuchon sur mix supplémentaire si nécessaire.

2. faire une Solution d’un liquide

1. Choisir la verrerie correcte pour faire la solution. Pour offrir un liquide à l’aide d’une pipette de transfert, remplir la pipette à la ligne à l’aide d’une ampoule de pipette.
2. Libérer le liquide dans la fiole jaugée pour faire de la solution. Ne pas souffler sur la dernière goutte.
3. Remplir la fiole jaugée à la ligne pour le ménisque touche la ligne. Mélanger la solution en retournant plusieurs fois.

3. filtrer

1. Pour une installation de ballon filtre, placez un morceau de papier filtre sur le filtre en verre fritté.
2. Fixer le filtre en verre fritté dans une fiole de filtre.
3. Fixer un vide sur le bras de la fiole filtrante. Un piège peut également servir pour empêcher tout liquide d’entrer dans le vide.
4. Allumer l’aspirateur et versez l’échantillon à travers le filtre en papier.
5. Filtre jusqu'à ce qu’une poudre sèche. Continuer de sécher l’échantillon dans un four, si vous souhaitez un précipité sec.
6. Pour seringue filtre, ajouter l’échantillon à une seringue propre avec une extrémité à verrouillage Luer.
7. Vissez le filtre de seringue dans le raccord Luer lock. Poussez le piston sur la seringue et recueillir le liquide après le filtre.
8. Pour un filtre de spin, rincez le filtre avec un tampon ou de l’eau ultrapure.
9. Insérez le filtre de spin dans un tube de microcentrifuge.
10. Charger l’échantillon sur le dessus du filtre et le capuchon du tube.
11. Mettre le tube dans une centrifugeuse, en veillant à équilibrer correctement avec un autre tube sur l’autre côté et centrifuger pendant 10 à 30 min, selon le type de filtre de spin.
12. Retirez le filtre et le liquide dans le fond est la solution filtrée.
13. Si l’échantillon ne peut pas traverser la membrane — comme une grosse protéine — il restera dans la partie supérieure du filtre. Dans ce cas, retournez le filtre, mettre dans un nouveau tube et tourner de nouveau. Cela produira un échantillon concentré.

4. masquage et chélation

1. Pour masquer et chélatant, ajuster le pH à une valeur appropriée selon les constantes de formation de l’agent de masquage et de l’agent chélatant.
2. Ajoutez l’agent masquant à la solution et laisser agir pendant au moins 10 min avec l’ion métallique de choix.
3. Ajouter le réactif de chélation. Pour EDTA, en général, il forme un complexe avec les ions métalliques de 1:1, ajoutez autant de moles d’EDTA sous forme de métal qui va être chélaté.
4. Après chélation, démasquer en ajoutant un produit chimique qui réagit avec l’ion métallique masquée. La substance masquée peut ensuite être analysée ou récupérée par les précipitations.

Filtres de spin sont souvent utilisés dans les analyses biologiques pour nettoyer les échantillons. Si des débris cellulaires de la lyse cellulaire sont un problème, alors l’échantillon peut être filtré et le filtrat au fond sera exempt de particules. Si vous souhaitez concentrer une protéine ou un autre plus grand analyte, un filtre avec un petit pore membranaire peut être utilisé que la protéine ne peut pas passer à travers. Après essorage filtrage les molécules plus petites seront dans le filtrat au fond et il est ignoré. Lorsque le filtre est inversé et filé à nouveau dans un autre tube peut être libéré du filtre et recueillie sous une forme concentrée. Filtres sont souvent utilisés pour enlever les particules de poussières et autres petites particules provenant d’échantillons de chromatographie, car les particules pourraient obstruer la colonne et provoquer des problèmes avec l’instrument.

EDTA est souvent utilisé pour des titrages de déterminer quel contenu métallique. Le nombre de moles d’EDTA ajouté est égal au nombre de moles de métal. Chélation est également utilisée pour les extractions dans l’analyse des métaux traces. Un métal de chélation va neutraliser la charge et lui permettre d’être extrait dans un solvant organique, si l’agent de chélation a un groupe hydrophobe. Masquage empêche un métal chélaté et donc d’être extraite. Cette méthode peut être utilisée pour le nettoyage de l’échantillon ou de préconcentration des métaux traces.