Avdelingfor ingeniørutdanning

Transkript

1 Avdelingfor ingeniørutdanning Fag: Analytisk kjemi Gruppe(r): 2KA Fagnr: LO 435 K Dato: Faglig veileder: Hanne Thomassen Eksamenstid, Fra - til: Eksamensoppgaven består av Antall sider: 4 Antall oppgaver: 4 Antall vedlegg: 1 millimeterark Tillatte hjelpemidler Kalkulator; Egne notater; Daniel C. Harris: Quantitative Chemical Analysis W. H. Freeman and Company. Kandidaten må selv kontrollere at oppgavesettet er fullstendig. Innføring skal være med blå eller sort penn. Eksamen i Analytisk kjemi LO335 K13. desember 2001 Kj emilinj a har møte fra 9- Il på rom telefon Hanne Thomassen

2 Oppgave 1 a. b. c d: Ergosterol, en forløper for vitamin D, har Amaks = 282 nm. Ved Amaks er E = M-l cm-l. Hva er konsentrasjonen av ergosterol i en løsning med absorbans A= 0,065 målt i en 1,000 cm kyvette? '- I y f...c:tsjj-~ En spektofotometrisk undersøkelse skal utføres på en forbindelse med E = 5000 cm-l M-l. En løsningen forventes å ha konsentrasjon 0,0203 M. Nøyaktig konsentrasjon skal sjekkes med spektrofotometrisk måling. Absorbansen som avleses i spektrofotometeret bør være mellom 0,4 og 0,5. Kyvettebredden er 1,000 cm. Med hvilken faktor bør løsningen fortynnes, før det gjøres spektrofotometriske målinger? Molekyler kan absorbere stråling i UV -området fra 200 til 400 nm. Beregn hvor mye energi som absorberes per mol i molekyler som absorberer UV -stråling med bølgelengde 200 nm, og i molekyler som absorberer lys med bølgelengde 400 nm? Fe (Il) katalyserer oksidasjon av luminol med hydrogenperoksid. Intensiteten av påfølgende chemilumininscens øker lineært med konsentrasjonen av Fe(II). Konsentrasjon av Fe (Il) i en prøveløsning skal bestemmes. 2 ml av prøveløsningen ble tilsatt 1 ml vann, 2 ml hydrogenperoksid og 1 ml aven basisk løsning med luminol. Intensiteten av emittert luminiscens ble målt i 10 sekunder og var 16,1 (vilkårlige enheter). I et annet forsøk ble 2 ml av prøveløsningen tilsatt 1 ml aven løsning der konsentrasjonen av Fe(II) var 5,15'10-5 M, 2 ml hydrogenperoksid og 1 ml luminol. Signalet målt over 10 sekunder var nå 29,6. Beregn den molare konsentrasjonen av Fe(II) i prøveløsningen. Oppgave 2 Innholdet av metaller i tørrmelkspurver ble målt ved ICP-AES. Det ble laget løsninger av tørrmelkpulveret. Det ble gjort to sett av målinger og i det ene settet ble løsningene tilsatt CsCI. Resultatene er gitt i tabellen under. Masseprosent av utvalgte element i melkepulver. Element Prøven ikke tilsatt CsCl Prøven tilsatt CsCl l % Sertifiserte verdier a. Fra tabellen ser man at sertifiserte verdier og målte verdier stemmer bedre når løsningene tilsettes en liten mengde CsCl. Forklar dette.

3 b. Prøveløsningene i.oppgave 2a ble laget ved å løse melkepulver i ionebyttet vann. Kalibreringsløsninger ble laget ved å løse salter i ionebyttet vann. Kalibreringsløsningene og prøveløsningene hadde noe forskjellig viskositet. Det anbefales derfor at prøveløsninger og kalibreringsløsninger tilsettes scandium som intern standard. Forklar hensikten med en intern standard. c. Ca sender ut lys med bølgelengde 422,7 nm. Når Ca sender ut lys med denne bølgelengden er Ca-atomene i første eksiterte tilstand. i. Beregn energidifferansen mellom grunntilstanden og første eksiterte tilstand? ii. Relativ degenerasjon mellom første eksiterte tilstand og grunn tilstanden for Ca, g* /go = 3. Beregn forholdet N* /N ved 2600 K (temperatur som benyttes i flamme AES) og 8000 K (temperatur som benyttes i ICP-AES). d. Forklar hva som menes med Doppler effekten. Forklar hvorfor Dopplereffekten øker med økt temperatur og øker med avtagende masse på atomene. Oppgave 3. a.. b, Korrigert retensjonstid for oktan, toluen og nonan på en GC kolonne var 15,87 minutter, 17,73 minutter og 30,42 minutter. Hva er Kovats retensjonsindeks for de tre forbindelsene? Følgende data ble målt ved en gasskromatografisk analyse av 1,4- dimetylbenzen (- p-xylen) og 5-metylheksan-2-on (- metylisobutylketon, MIBK) på en gasskromatografisk kolonne Injeksjonsmetode Forbindelse tro Splitt Splittløs MIBK p-xylen MIBK IJ-xylen minutter 1,878 5,234 3,420 5,795 Toppareal Toppbredde ved basis, minutter 0,028 0,044 1, Forklar forskjeller i retensjonstid, toppareal og topp bredde ved basis når man bytter fra splitt injeksjon til splittløs injeksjon. Co Konsentrasjonen av pesticidrester i appelsiner kan bestemmes med GC. Pesticider ekstraheres fra prøvene med diklormetan. Ekstraktet oppkonsentreres deretter til et mindre volum ved å dampe inn diklormetanløsningen. Antracen-dlo tilsettes som intern standard. Innholdet av heptaklorepoksid (HE), et pesticid, i appelsinskall skulle bestemmes. 50,0 g appelsinskall ble hakket og tilsatt 50,00 ml

4 diklormetan. Ikke løselig materiale ble fjernet ved filtrering. Løsningen ble dampet inn, tiisatt en kjent mengde antracen-dlo og fortynnet til 10 ml i en målekolbe. Analyse gav forholdet AHE/Aint.stand =0,108. ARE/Aint.stand er forholdet mellom areal av HE og areal av intern standarden antracen-dlo i krornatogrammet. En serie kalibreringsstandarder som alle inneholdt samme mengde antracen-dlo i diklormetan ga resultatene vist i tabellen nedenfor. Hva var konsentrasjonen av HE i 10 ml målekolben? Gi svaret i J.1gjL. Hva var innholdet av HE i appelsinskallet? Gi svaret som ng HE per g appelsinskall. Heptaklorepoksid, - ).lg/l AHE/Amt.stand 20,0 0,065 60,0 0, ,0 0, ,0 1, d I en kromatografisk analyse av pesticidet Dieldrin fikk man en topp med retensjonstid 8,68 minutter og bredde ved basis lik 0,29 minutter. H va er platetallet i separasjon? Kolonnen som ble brukt i analysen var 10 meter. Hva er platehøyden? Oppgave 4. Tabellen nedenfor viser kapasitetsfaktoren (- retensjonsfaktoren) for 2- aminobenzosyre på en C18 kolonne målt i en serie eksperiment. Som mobilfase ble det benyttet 10% v/v metanol bufret til forskjellige ph verdier. Forklar hvorfor k' varierer med ph i mobilfasen. o 5,0 6 O,,8 8,0 2,2 1,8 b. Tabellen nedenfor viser kapasitetsfaktorene (- retensjonsfaktorene) for salicylamid, k'sal, og koffein, k'koff, målt på en C18 kolonne. Det ble benyttet mobilfaser med forskjellig innhold av metanol. Forklar hvorfor kapasitetsfaktorene varierer. Hva er fordelen ved å bruke et lavt innhold av metanol? Er det noen ~ ulemper? O ynh2 / CH3'N" ~/OH ;--) O~ ~ salisylamid CH3 koffein

5 c. Anta at du ønsker å separere benzosyre, aspartam og koffein i lettbrus på en CI8 kolonne. Tabellen nedenfor viser hvordan retensjonstidene, fr, varierer med ph i mobilfasen. O I O O COOH A V benzosyre H2N, )ln~aoch3 CH3-;:>: N N/ H I /).COOH ~ O N aspartam V CH3 koffein i. Forklar forandringer i retensjonstid for hver av forbindelsene. ii. Plott retensjonstid mot ph for hver av forbindelsene på samme graf. Hvilken ph vil gi den beste separasjon? dl Sammensetningen aven multivitamintablett skulle bestemmes med HPLC med UV detektor. En 5 f.1l standard prøve som inneholdt 17O ppm vitamin C, 130 ppm niacin, 120 ppm nikotinamid, 150 ppm pyridoksin, 60 ppm tiamin, 15 ppm folinsyre og 1O ppm ribofiavin ble injisert i en HPLC og gav signal på h. h. v. 0,22, 1,35, 0,90, 1,37, 0,82, 0,36 og 0,29. En multivitamintablett ble pulverisert. Pulveret ble overført en 125 ml erlenmeyerkolbe som inneholdt 10 ml 1% v/v NH3 i dimetylsulfoksid. Etter at den hadde stått på ultralyd bad i 2 minutter ble løsningen fortynnet til 1OO ml med 2 % eddiksyre. Løsningen ble rørt i 1 minutt, nok en gang satt på ultralydbad i 5 minutter og deretter filtrert gjennom et 0,45 f.1m filter. Injeksjon av 5 f.1l løsning på HPLC gav signal på 0,87 for vitamin C, 0,00 for niacin, 1,40 for niacinamid, 0,22 for pyridoksin, 0,19 for tiamin, 0,11 for folinsyre og 0,44 for ribofiavin. Beregn antall milligram av hver av vitaminene i tabletten. Hva er hensikten med å filtrere løsningen før den påsettes en HPLC kolonne? (ppm. f.1g/ g)