AVDELING FOR INGENIØRUTDANNING

Transkript

1 AVDELIG FR IGEIØRUTDAIG Emne: Analytisk kjemi Fagnr: L435K Faglig veileder: Hanne Thomassen Gruppe(r):2KA Dato: 15. desember 2005 Eksamenstid: Eksamensoppgaven består av: Antall sider (inkl. forsiden): 4 Antall oppgaver: 3 Antall vedlegg: Ingen Tillatte hjelpemidler: Kalkulator som ikke kan kommunisere med andre og alle skrevne og trykte hjelpemidler. Kandidaten må selv kontrollere at oppgavesettet er fullstendig. Ved eventuelle uklarheter i oppgaveteksten skal du redegjøre for de forutsetninger du legger til grunn for løsningen. Utarbeidet av Kontrollert av (en av disse): (faglærer): Annen lærer Sensor Studieleder/ Fagkoordinator Hanne Thomassen Studieleders/ Fagkoordinators underskrift: Avdeling for ingeniørutdanning Cort Adelersgate slo tlf: faks: iu@hio.no 1

2 Del 1. I del 1 i denne eksamen kan du maksimalt få 20 poeng. 1. Bestemmelsen av Pb i et sertifisert referansemateriale ga følgende resultat 2,24; 2,21; 2,16; 2,21 og 2,19 µg/g. Den sertifiserte verdi er 2,14 µg/g. Er det forskjell mellom måleresultatet og den sertifiserte (sanne) verdi? Bruk t ved konfidensnivå 95 %. (5 poeng) 2. Jern i en serumprøve bestemmes ofte ved at man tilsetter overskudd av ferrozin. Det dannes da et purpurfarget jern-ferrozin kompleks (λ = 570 nm). En serumprøve som var tilsatt overskudd av ferrozin gav en absorbans lik 0,298. Tilsetning av 1,00 µl 5,00 mm jern til 1,00 ml av prøven gav absorbans lik 0,379. Beregn konsentrasjonen av jern i prøven. Hva kalles standardiseringsmetoden som er bruk i denne oppgaven og hvilke fordeler er det med den standardiseringsmetoden. (5 poeng) 3. En forbindelse X har molar absorptivitet, ε = 8830 M -1 cm -1. Hva er konsentrasjonen av X i en løsning med absorbans 0,244 i en celle med bredde 1,00 cm? (2 poeng) 4. Forklar kort hvordan fluorescens og fosforescens fra molekyler oppstår, og beskriv forskjellen mellom de to emisjonsformene (elektronoverganger, levetid, spektra, etc.). Hvilken av formene forekommer mest sjelden og hvorfor? (5 poeng) 5. I formaldehyd skjer overgangen n π * (T 1 ) ved 397 nm og n π * (S 1 ) ved 355 nm. Hva er energiforskjellen mellom tilstandene S 1 og T 1? (3 poeng) 0

3 Del 2. I del 2 i denne eksamen kan du maksimalt få 20 poeng. 1. Man benyttet atomabsorpsjon med grafittovn for å bestemme mengden arsen i drikkevann. Følgende verdier ble målt. As, mg/l 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 Absorbans 0,15 0,27 0,46 0,55 0,71 En vannprøve ga absorbans lik 0,36. Hva var konsentrasjonen av As i prøven? (5 poeng) 2. Hva er et van Deemter plot? Skisser et van Deemter plot. Hvilke tre faktorer påvirker kurvens fasong? Hvilken nytting informasjon gir et van Deemter plot om hvordan gasskromatografen skal kjøres? (5 poeng) 3. Du skal undersøke om det er narkotika i urinprøver ved bruk av kapillær gasskromatografi med massespektrometer som detektor. På grunn av meget små prøvevolum og variasjoner i splittforholdet merker du at gjentatte injeksjoner av samme standard gir varierende toppareal. Instrumentet gir ikke konsistente signal for gjentatte målinger og kalibreringskurven du har laget for en serie standarder gir ikke meningsfull sammenheng mellom instrumentets respons og analyttkonsentrasjon. i. avngi en standardiseringsmetode som vil løse dette problemet. ii. Beskriv kort hvordan du vil lage en serie standarder som kan injiseres med den metoden. iii. Hvordan vil da lage en kalibreringskurve som gir lineær respons som funksjon av analyttkonsentrasjonen. (5 poeng) 4. Forklar hvorfor silanisering av stasjonærfasen i kromatografikolonner reduserer haledannelse i de kromatografiske toppene. (5 poeng) 1

4 Del 3. I del 3 av denne eksamen kan du maksimalt få 60 poeng. (Det er seks oppgaver som hver gir maksimalt 10 poeng) 1. Spørsmålene i denne oppgaven gjelder kromatografisk bestemmelse av koffein i sjokolade med HPLC. (C-18 kolonne og UV detektor) i. Hva er hensikten med følgende trinn i prøveopparbeidelsen? Tilsetning av petroleumseter, miksing, sentrifugering og dekantering. Slemme opp den faste resten i vann, miksing og filtring. H Teobromin Koffein ii. Sjokolade inneholder også teobromin. Hvorfor går teobromin hurtigere enn koffein gjennom kolonnen? iii. Beregn massen av koffein man trenger for å lage 500,0 ml av en standardløsning med konsentrasjon 15,0 µg/ml. Hvordan vil følgende forandringer av mobilfasen påvirke retensjon av forbindelser ved omvent fase fordelingskromatografi? iv Økende innhold av organisk modifikator? v. Lavere ph når man separerer baser? vi. Tilsetning av dietylamin når basiske forbindelser som teobromin og koffein kromatograferes.? 2. i. Følgende steroider skal separeres på HPLC med adsorpsjonskromatografi. Silika skal benyttes som stasjonærfase og som mobilfase benyttes 2-metylheptan og tetraklormetan (7:3). Forutsi elueringsrekkefølgen og begrunn svaret. H H H H H H hydrokortison kortison deoksykortikosteron ii. Komponentene i en ukjent blanding skal separeres ved normal fase kromatografi. Som mobilfase benyttes 50 % heksan/50 % metyl t-butyleter. Toppene kommer tett sammen. k' er i området 2-6. Bør det benyttes høyere eller lavere konsentrasjon av heksan i neste forsøk 2

5 3 Hva er hensikten med å benytte en mikromembransuppressor slik som den som ble benyttet i ionekromatografioppgaven, laboratorieoppgave 5? Hvilken type detektor ble benyttet i ionekromatografioppgaven oppgave 5 i analytisk kjemi L435K. Forklar kort virkemåten. 4. I et kromatogram med ideelle gaussiske bånd har en analytt t r = 9,0 min og w 1/2 = 2,0 min. i. Hva er platetallet? ii. Kolonnen er 10 cm lang. Hva er platehøyden? iii. Et ikke-retardert løst stoff passerer kolonnen i løpet av 3,7 minutter. Finn korrigert retensjonstid og retensjonsfaktor (= kapasitetsfaktor) for analytten. iv. Volumet av mobilfasen er 1,3 ganger volumet av stasjonærfasen. Finn fordelingskoeffisienten for analytten. 5. En gelfilteringskolonne har radius, r, lik 0,80 cm og lengde, l, lik 20,0 cm. i. Beregn volumet, V t, av gelfilteringskolonnen. ii. Void volum, V 0, av gelfilteringkolonnen var 18,1 ml. Finn K av for en analytt som elueres etter 27,4 ml En polystyrenresin molekyleksklusjons HPLC-kolonne har diameter 7,8 mm og lengde 30 cm. Faste gelpartikler opptar 20 % av volumet, porene opptar 40 % og volumet mellom dem opptar 40 %. iii. Ved hvilket volum ville molekyler som ekskluderes fullstendig komme? iv. Ved hvilket volum ville de minste molekylene komme? 6. Hva mener man med en indikatorelektrode i forbindelse med potensiometriske målinger? Fluoridinnholdet i fire vannprøver skulle bestemmes ved potensiometriske målinger. Før målingene ble både standarder og prøver (I) ph-justert til ca 5,5 med CH 3 CH/CH 3 C - buffer, (II) tilsatt en kompleksdanner (CDTA), og (III) tilsatt forholdsvis store mengder acl. Hva var hensikten med (I), (II) og (III)? Standardkurven ble laget fra følgende verdier: [F - ], mg/l 0,10 0,20 0,50 1,00 2,00 E, mv 155,0 137,3 113,7 96,0 78,3 Potensialet målt i de 4 vannprøvene var: 115,9, 120,3, 117,8 og 115,0 mv. Hva var det gjennomsnittlige innholdet av fluorid i vannprøvene? 3