Применение ЭВМ в аналитической химии

Министерство образования Российской Федерации

Уральский Государственный Лесотехнический Университет

Кафедра общей и аналитической химии

РЕФЕРАТ.

На тему: Применение ЭВМ в аналитической химии.

Исполнитель: Третьякова

Екатерина Владимировна 

группа ИЭФ 36

Руководитель: Антоненко

Елена Юрьевна

Екатеринбург

2011г.

Содержание.

Введение.

Автоматизация в аналитической химии.

Приборы используемы в лабораториях.

Рентгено - флуоресцентный спектрометр с волновой дисперсией.

Анализатор вольтамперометрический "Экотест-ВА".

Анализатор вольтамперометрический АКВ-07МК.

Портативный кондуктометр SG7 с  датчиком УЭП InLab737 IP67.

Автоматический потенциометрический титратор AutoTrate 02.

Заключение.

Список литературы.

Введение.

Значимость аналитической химии для цивилизованного индустриального общества не вызывает сомнений. От уровня развития химического анализа, оснащенности лабораторий приборами и методами анализа в значительной степени зависит прогресс многих наук и технологий, безопасность и здоровье людей. Химический анализ служит средством контроля производства и качества продукции во многих отраслях народного хозяйства - начиная от металлургии и заканчивая производством парфюмерно-косметической продукции. Разведка полезных ископаемых и мониторинг окружающей среды также базируются на результатах химического анализа.

Основная часть химических анализов выполняется в стационарных лабораториях. Приборный парк стационарных лабораторий можно считать обеспеченным разнообразным оборудованием, реализующим большое количество методов.

Внедрение в практику аналитических лабораторий инструментальных методов анализа привело к более широкому использованию ЭВМ, которые применяются в качестве основной части приборов и измерительных устройств, а также для решения многих теоретических и практических задач.

Цель работы: рассмотреть значение применения ЭВМ для химического анализа, и ознакомиться с некоторыми современными приборами.

Автоматизация в аналитической химии.

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, наука об определении химического состава веществ и, в некоторой степени, химического строения соединений. Аналитическая химия развивает общие теоретические основы химического анализа, разрабатывает методы определения компонентов изучаемого образца, решает задачи анализа конкретных объектов.

Основная цель аналитической химии - обеспечить в зависимости от поставленной задачи точность, высокую чувствительность, экспрессность и (или) избирательность анализа. Разрабатываются методы, позволяющие анализировать микрообъекты, проводить локальный анализ, анализ без разрушения образца на расстоянии от него (дистанционный анализ), непрерывный анализ, а также устанавливать, в виде какого химического соединения и в составе какой фазы существует в образце определяемый компонент. Важные тенденции развития аналитической химии - автоматизация анализов, особенно при контроле технологических процессов, в частности широкое использование ЭВМ.

Автоматизация – создание кибернетических машин, выполняющих по определённой программе ряд операций (поступление пробы – анализ – результаты анализа)

Внедрение в практику аналитических лабораторий инструментальных методов анализа привело к более широкому использованию ЭВМ, которые применяются в качестве основной части приборов и измерительных устройств, а также для решения многих теоретических и практических задач.

Экспрессность анализа и улучшение контроля производственных процессов полностью зависят от автоматизации и механизации работ в заводских лабораториях. Следует автоматизировать как сам анализ, так и подготовку к нему (так называемые подсобные лабораторные работы – отбор проб, растворение, кипячение и т.д.).

Приборы используемы в лабораториях.

Рентгено - флуоресцентный спектрометр с волновой дисперсией.

Рентгено-флуоресцентный спектрометр с волновой дисперсией фирмы "BRUKER AXS" (Германия)

Позволяет проводить количественный химический анализ большинства элементов Периодической системы, начиная с кислорода. Имеется возможность проведения полуколичественного анализа без использования стандартных образцов. Проба может быть как в твердом, так и жидком состоянии. Диапазоны массовых концентраций, определяемых на данном оборудовании - от сотых долей до 10 - 30 % в зависимости от анализируемого элемента. Погрешность определения обратно пропорциональна концентрации и составляет от 2 % отн. для массовых содержаний 10-20 % до 30-40 % отн. для массовых содержаний 0,01-0,05%.

Применяются как в научно-исследовательских лабораториях, так и в различных отраслях промышленности (металлургия, электроника, химия, фармацевтика, энергетика, геология и т.д.), а также в экологии и криминалистике. Диапазон определяемых элементов от бериллия до урана.

Анализатор вольтамперометрический "Экотест-ВА".

Это современный, портативный многофункциональный центр для проведения количественного и качественного анализа, а также - различных электрохимических  исследований.

Электрод «3 в 1»

Поставщик: «Эконикс» Москва             

Он предназначен для измерения микроколичеств тяжелых металлов, токсичных органических и неорганических веществ на уровне значений ПДК и ниже в питьевых, природных, сточных, морских водах, пищевых продуктах и продовольственном сырье, кормах, напитках, почвах, в воздухе рабочей зоны, лекарственных препаратах и в других объектах анализа методами полярографии и вольтамперометрии.

Является экономичной альтернативой таким  методам анализа как AAS и ICP.

Определяемые компоненты: тяжелые металлы: (Cu2+, Pb2+, Cd2+, Zn2+, Ni2+, Co2+, Bi3+, Mn2+, Hg2+, Cr3+, Cr6+, Mo6+), а также йод, селен, мышьяк, метанол, диэтиленгликоль, ацетальдегид, формальдегид и другие электроактивные органические и неорганические вещества[8].

Описание электрода «3 в 1»: Это целая вольтамперометрическая электродная система в едином корпусе. Все электроды (рабочий, вспомогательный и электрода сравнения)расположены в одной плоскости на торце датчика. Преимущества электрода «3 в 1»:

      полностью заменяет 3-х-электродную ячейку

      создает  стабильные условия для измерений

      диапазон измерения Cd2+ и Pb2+ от 0,1 мкг/дм3

      погрешность измерения не превышает 10%

      подходит для анализа морской воды.

Метод «Виртуального ртутного электрода»: Конструктивные особенности позволяют переносить электрод из раствора в раствор с удержанием на его торце капли раствора, то есть без размыкания электрохимической цепи, удерживая под напряжением все накопленные металлы, включая ртутную пленку. Этот простой прием приводит к получению значительных научных и технических результатов. Использование заранее накопленной ртутной пленки позволяет создать «виртуальный ртутный электрод» и перенести на твердотельные рабочие электроды значительное количество полярографических методик.

Принцип работы прибора: Для измерения используется 3-х электродная система, состоящая из рабочего электрода, электрода сравнения (Ag/ AgCl / KCl 3M) и вспомогательного электрода.

На поверхности рабочего электрода происходит процесс окисления или восстановления. Набор данных интерпретируется вольтамперными кривыми, называемые вольтаммограммами, эти кривые дают как количественную, так и качественную информацию об измеряемом растворе. Эта методика используется, главным образом,  для определения растворенных веществ, которые могут быть относительно легко окислены или восстановлены.

Анализатор вольтамперометрический АКВ-07МК.

Анализатор вольтамперометрический с твердотельным электродом АКВ-07МК - современный микропроцессорный прибор, предназначен для качественного и количественного анализа различных объектов на содержание ионов тяжелых металлов и токсичных элементов: Cd, Pb, Zn, Cu, Bi, Ti, Ag, Co, Ni, Sn, Se, Fe, Hg, As, Sb и др.

Объекты исследования: вода, воздух, почва, биологические объекты, продукция и сырьё различных отраслей промышленности (пищевая продукция, напитки, посуда, игрушки, стекло, керамика, парфюмерно-косметическая продукция, комбикорма, фарм- и ветпрепараты, лекарственное сырьё, высокочистые вещества, минеральное сырьё, продукция чёрной и цветной металлургии).

Анализатор вольтамперометрический АКВ-07МК по своим техническим и метрологическим характеристикам не уступает зарубежным аналогам. Методическое, программное и техническое обеспечение адаптировано к решению различных задач контроля качества.

Особенности:

      Применение в конструкции вращающихся твердотельных электродов, исключающих использование ртути и газов и предварительную подготовку;

      Возможность определения нескольких элементов одновременно в одной пробе;

      Уникальная чувствительность.

      Подключение анализатора АКВ к компьютеру обеспечивает автоматизацию процедуры измерений (от задания условий измерения в соответствии с выбранной методикой до полной обработки результатов.

      В память компьютера введены стандартные методики выполнения измерений.

Портативный кондуктометр SG7 с  датчиком УЭП InLab737 IP67.

Поставщик: «METTLER TOLEDO» Швейцария

Кондуктометр Seven GoPRO SG7 — профессиональный кондуктометр для анализов  технологических сред, растворов, очищенных вод в лаборатории

и на производстве. Кондуктометр позволяет проводить измерения по стандартам GLP и USP.

Принцип работы: прибор основан на измерении  удельного сопротивления или удельной проводимости, которые используются для контроля качества воды, конденсата или пара.  Главным назначением кондуктометров является анализ свойств и качества воды, ее пригодность для хозяйственного употребления. С помощью электропроводности возможно косвенно оценить электрохимический состав воды и сопоставить его с параметрами среды, благоприятной для развития живых организмов.

Автоматический потенциометрический титратор AutoTrate 02.

AutoTrate-02  — это удобный малогабаритный титратор, который предназначен для автоматического  потенциометрического титрования. Данные титраторы применяются для дискретного и непрерывного дозирования заданных объемов жидкости при проведении титрования для выполнении лабораторных исследований, в том числе производственных, экологических, санитарно-гигиенических, медицинских и бактериологических.

Устройства применяются в лабораториях различных отраслей промышленности (например, пищевой и химической), сельского хозяйства и охраны окружающей среды,
производственных отделах аптек, центрах и отделах контроля качества лекарственных средств и других лабораториях биомедицинского профиля.

Принцип работы титратора AutoTrate 02 заключается в автоматическом периодическом перезаполнении стеклянного шприца требуемым объемом титрующей жидкости (титранта).

При заполнении устройства титрант из емкости попадает в цилиндр шприца через пластиковую трубку и входной клапан. Затем, при смене направления перемещения поршня шприца на противоположное, жидкость перемещается из цилиндра через выходной клапан и сливной носик в приемную емкость. Привод поршня шприца титраторов осуществляется шаговым двигателем, управляемым электронным блоком со встроенным программным обеспечением. При этом на ЖК-дисплее устройства, в зависимости от его модификации, может быть отображено: значение объема дозируемой жидкости, текущее значение pH, текущее значение потенциала, показаны кривые титрования и т. п.

Автоматический потенциометрический титратор «AutoTrate 02» поддерживает режимы: «Дозирование», «Ручное титрование», «pH-метр», «Титрование до конечной точки» и «Титрование до точки эквивалентности».  

Прибор имеет интуитивно понятный интерфейс на русском и английском языках.
Поддерживает протокол отчета в соответствие со стандартом GLP.
В прибор внесены готовые методы титрования, кроме того, есть широкие возможность создания пользовательских методов.

Перечень веществ и растворов, разрешенных для титрования (дозирования)

Кислоты:

      уксусная: кристаллизованная; 25%;

      соляная: концентрированная; 25%;

      серная: концентрированная (95%); 25%;

      фосфорная 25%;

      муравьиная: 25%; 85%;

      мышьяковая;

      борная 10%;

      хромовая 30%;

      плавиковая, 35%;

      азотная: 50%; 25%.