Тест-системы для химического анализа
37 Курсовая работа «Тест-системы для химического анализа»Содержание |
Введение….……………………………………………………………… | 3 | | Глава I. Обзор литературы 1.1. Тест-системы для химического анализа…………………………... | 5 | | 1.2. Тест-системы определения металлов в объектах окружающей среды…………………………………………………………………… | 14 | | Глава II. Материалы и методы исследования | | | 2.1. Перечень и характеристика химических реактивов, применяемых в исследованиях…………………………………………. | 18 | | 2.2. Определение ионов никеля колориметрическим методом из растворов…………………………………………………………………. Глава III. Экспериментальная часть 3.1 Определение содержания ионов никеля колориметрическим методом в растворах заданной концентрации…………………………. | 19 20 | | 3.2 Разработка твёрдофазной системы на основе диметилглиоксима, адсорбированного на поверхности твёрдого носителя……………….. | 21 | | Заключение ..……………………………………………………………. | 23 | | Выводы ………………………………………………………………….. | 24 | | Список литературы …………………………………………………… | 25 | | |
Введение Актуальность проблемы Упрощение и удешевление средств химического анализа - всегда благо, но решение многих аналитических задач пока требует сложных и дорогих методов и приборов. К счастью, успехи ряда областей химии, физики, электроники, а также математики обеспечивают возможность создания средств анализа, всё более миниатюрных, недорогих и лёгких с точки зрения использования и в то же время сопоставимых по своим аналитическим характеристикам с современными инструментальными методами. Тест-системы, несомненно, могут быть отнесены к таким средствам. Потребность в тест-наборах весьма значительна. Уже создано много тест-систем разного типа и разного назначения, в основе которых лежат чувствительные и селективные химические реакции и результат анализа может быть получен либо визуально, либо путём простейших измерений (длина окрашенной зоны, число капель), либо с использованием миниприборов, также весьма простых в использовании. Хотя тест-методы используют в лаборатории, в частности для скрининга проб, наиболее целесообразно применять их во внелабораторных условиях (on-site), тем более что on-site анализ представляет собой важное и весьма перспективное направление химии. Основными областями использования тест-систем являются или могут быть: · контроль объектов окружающей среды, определение важнейших нормируемых компонентов в воде, почвенных вытяжках, воздухе (прежде всего в полевых условиях); · контроль за качеством пищи, в том числе питьевой воды и напитков, главным образом с точки зрения наличия вредных веществ; · анализ крови, мочи, пота для целей медицины, в том числе в домашних условиях; · решение задач криминалистики, охраны порядка, военной сферы (наркотики, алкоголь, взрывчатые вещества, отравляющие вещества); · контроль в промышленности, на транспорте, например обнаружение утечек газа; · обучение химии, экологии и др. дисциплинам в школе и других учебных заведениях. Тест-системы могут стать незаменимыми в критических ситуациях, когда нужно быстро определить состав воздуха, воды и др. объектов после взрыва, промышленной катастрофы или природного катаклизма. Тест-системы удобны для широкомасштабного обследования жилых и производственных помещений, например на пары ртути, формальдегид, фенол и др. вещества. Для разработки надёжных, чувствительных и селективных тестов используют достижения классической аналитической химии (реакции и реагенты). Однако, ещё более важным является поиск новых подходов. Научная новизна работы состоит в разработке высокоспецифичной твёрдофазной тест-системы для обнаружения ионов меди, никеля и кобальта в объектах окружающей среды на основе диэтилдииокарбамата свинца, диметилглиоксима и тиоцианата аммония, адсорбированных на твёрдом носителе. Тест-система отличается экспрессностью, доступностью и дешевизной. Цель и задачи работы Цель работы - разработка тест-системы для обнаружения ионов меди, никеля и кобальта в объектах окружающей среды. Для достижения указанной цели предполагалось решить следующие задачи: - получить носитель для определения ионов кобальта, никеля и меди методом модификации поверхности силикагеля; - исследовать влияние концентрации определяемых ионов на длину окрашенной зоны; - исследовать влияние массы сорбента на сорбционную ёмкость; - исследовать влияние разноимённых ионов на специфичность тест-системы; - проанализировав полученные экспериментальные данные, сформировать тест-систему для определения ионов кобальта, никеля и меди. Глава I. Обзор литературы 1.1. Общая характеристика тест-систем Химические тесты широко используются в экологической, промышленной, клинической или криминальной сферах и обеспечивают возможность простого и недорогого анализа - качественного, полуколичественного и количественного. Тест - системы для химического анализа представляют собой простые, портативные, лёгкие и дешёвые аналитические средства и соответствующие экспрессные методики для обнаружения и определения веществ без существенной пробоподготовки (иногда без отбора проб), без использования сложных стационарных приборов, лабораторного оборудования, без самой лаборатории, без сложной обработки результатов, а также подготовленного персонала; в большинстве случаев применяют автономные средства однократного использования [1]. Общий принцип почти всех химических тест-методов - это использование аналитических реакций и реагентов в условиях и формах, обеспечивающих получение визуально наблюдаемого или легко измеряемого эффекта; это, например, интенсивность окраски бумаги или длина окрашенной части трубки. Реагенты и добавки используют в виде заранее приготовленных растворов (в ампулах или капельницах) или иммобилизованными на твёрдом носителе - бумаге, силикагеле, пенополиуретане и т.д. В качестве средств для тест-методов химического анализа могут быть использованы индикаторные бумаги, индикаторные порошки и трубки, таблетки и др. Тест-методы позволяют проводить широкий скрининг проб, например, объектов окружающей среды. Пробы, давшие положительный результат, отделяют от тех, что показали отсутствие компонента. В случае образцов, для которых результат был положителен, предполагается в случае необходимости и более глубокое изучение, в том числе в лаборатории с использованием дорогостоящих приборов. Особое значение имеют тест-методы для анализа «на месте» (on site), вне лаборатории. Дело в том, что существуют огромные, острые потребности во вне лабораторном анализе. Вот неполный список областей, где такой анализ либо уже делается в широких масштабах, либо совершенно необходим и в той или иной мере начинается: · Экспресс - контроль технологических процессов. · Обнаружение метана в угольных шахтах. · Обнаружение утечек природного газа из газопровода. · Определение монооксида углерода и углеводородов в автомобильных выхлопах. · Экспресс-анализ в поле для геологов - поисковиков. · Быстрый анализ почв (рН, азот, фосфор, калий). · Контроль пищевых продуктов на рынках. · Обнаружение алкоголя в выдыхаемом воздухе водителей. · Домашнее определение сахара в крови и моче диабетиков и другие качественные анализы клинического назначения. · Оперативный анализ воды, в том числе питьевой, непосредственно потребителем. · Анализ воздуха в рабочей зоне и на улице. · Контроль содержания озона в стратосфере. · Обнаружение наркотиков в аэропортах, при обысках. · Обнаружение боевых отравляющих веществ. Анализ «на месте» имеет много достоинств. Экономится время и средства на доставку проб в лабораторию и на сам анализ (конечно, более дорогой). При анализе на месте обычно снижаются требования к квалификации исполнителя, поскольку используются более простые средства анализа. Но главное заключается в том, что часто анализ в стационарной лаборатории вообще невыполним или не имеет никакого смысла, поскольку, например, изменяются формы существования компонентов. 1.2. Классификация тест-систем Классификаций тест-систем для химического анализа может быть несколько в зависимости от выбранного классификационного признака. В зависимости от выбранного классификационного признака Золтов Ю.А., Иванов В.М. [1] разделяют тест-системы следующим образом. - По природе процессов, используемых для получения аналитического сигнала: тест-методы могут быть разделены на физические, химические, биохимические и биологические. Физических методов немного, и они не играют большой роли в практике химического анализа. Биохимические обычно основаны на использовании ферментов и иммуносистем. Выделенные природные ферменты, особенно иммобилизованные, в известной мере приобретают свойства химических реагентов, поэтому, несмотря на специфику ферментов как химических соединений (особенности происхождения, условия хранения, время сохранения активности) ферментные методы можно отнести к химическим. Биологические методы базируются на использовании микроорганизмов, органов, тканей и даже высокоорганизованных организмов и целых популяций. - По форме используемого тест-реагента. Это, прежде всего готовые растворы и «сухие реагенты», т.е. нанесённые на твёрдый носитель или просто порошки или таблетки самих реагентов. Ещё большее разнообразие предоставляют тесты на твёрдой матрице; самые известные примеры - индикаторные бумаги, содержащие молекулы-реагенты или активные атомные группировки, и индикаторные трубки для анализа газов, в которых носитель содержит хромогенный реагент, изменяющий окраску при пропускании нужного газа. Реагенты на носителях (матрицах) различаются природой носителя (целлюлоза, синтетические полимеры, силикагель и др.) и способом закрепления на носителях (адсорбционные, ковалентные). 1.3. Общие требования и метрология Общие требования, предъявляемые к тестам, состоят в следующем: · при оценке наличия нужного компонента предпочтительнее ошибочное «да», чем ошибочное «нет»; · экспрессность; · число операций, осуществляемых при тестировании, должно быть минимальным; · при визуальной оценке границы раздела по-разному окрашенных зон должны быть чёткими, изменения окраски достаточно контрастными и т.д., т.е. следует сводить к минимуму возможность неоднозначного толкования результата. Метрологический аспект, конечно, очень существенен для разработки, приготовления и использования тест-систем; результаты тестов должны быть достаточно надёжными даже в тех случаях, когда определяются малые количества веществ. Правильность тест-методов обычно проверяют сравнением их результатов с результатами, полученными «инструментальными» методами. Это, конечно, делается при разработке тест-методов. Многие тест-системы не являются универсальными и предназначены для определения компонентов только в определённых объектах. 1.4. Химические основы тестов: реакции и реагенты Химия тест-методов основана главным образом на цветных реакциях, например реакциях комплексообразования или окисления - восстановления. «Ноу хау» разработчиков и производителей тест-систем сосредоточивается на подборе рациональной комбинации реагентов, стабилизации смесей реагентов и растворов, на уменьшение мешающих влияний путём добавления маскирующих агентов. Главная цель - разработать тест, который был бы экспрессным и лёгким в осуществлении. Помимо реакций, приводящих к появлению окраски, используют также химические взаимодействия, результатом которых является появление люминесценции. Эффект измеряют не только визуально, но и с помощью простых в использовании портативных приборов. Особенно часто измеряют пропускание света, диффузное отражение или люминесценцию.
Страницы: 1, 2, 3, 4
|