Standartu metode (standarta risinājumi)
Izmantojot vienotā standarta metodi, vispirms mēra analītiskā signāla lielumu (pie ST) šķīdumam ar zināmu vielas koncentrāciju (Cst). Pēc tam šķīdumam ar nezināmu vielas koncentrāciju (C x) mēra analītiskā signāla lielumu (y x). Aprēķins tiek veikts pēc formulas
C x = C st × y x / y ST (2.6.)
Šo aprēķina metodi var izmantot, ja analītiskā signāla atkarību no koncentrācijas apraksta ar vienādojumu, kas nesatur brīvo terminu, t.i. vienādojums (2.2). Turklāt vielas koncentrācijai standartšķīdumā jābūt tādai, lai analītisko signālu vērtības, kas iegūtas, izmantojot standartšķīdumu un šķīdumu ar nezināmu vielas koncentrāciju, būtu pēc iespējas tuvākas viena otrai.
Lai noteiktas vielas optiskais blīvums un koncentrācija ir saistīta ar vienādojumu A = 0,200C + 0,100. Izvēlētajā standartšķīdumā vielas koncentrācija ir 5,00 μg/ml, un šī šķīduma optiskais blīvums ir 1,100. Nezināmas koncentrācijas šķīduma optiskais blīvums ir 0,300. Aprēķinot, izmantojot kalibrēšanas līknes metodi, nezināmā vielas koncentrācija būs vienāda ar 1,00 μg/ml, un, aprēķinot, izmantojot vienu standartšķīdumu, tā būs 1,36 μg/ml. Tas norāda, ka vielas koncentrācija standartšķīdumā ir izvēlēta nepareizi. Lai noteiktu koncentrāciju, jāņem standartšķīdums, kura optiskais blīvums ir tuvu 0,3.
Ja analītiskā signāla atkarību no vielas koncentrācijas apraksta ar vienādojumu (2.1), tad vēlams izmantot nevis viena standarta metodi, bet gan divu standartu metodi (ierobežojošo šķīdumu metodi). Izmantojot šo metodi, analītisko signālu vērtības mēra standarta šķīdumiem ar divām dažādām vielas koncentrācijām, no kurām viena (C 1) ir mazāka par paredzamo nezināmo koncentrāciju (C x), bet otra (C 2) ir lielāks. Nezināmā koncentrācija tiek aprēķināta, izmantojot formulas
Cx = C 2 (y x - y 1) + C 1 (y 2 - y x) / y 2 - y 1
Aditīvo metodi parasti izmanto sarežģītu matricu analīzē, kad matricas komponenti ietekmē analītiskā signāla lielumu un nav iespējams precīzi nokopēt parauga matricas sastāvu.
Šai metodei ir vairākas šķirnes. Izmantojot piedevu aprēķina metodi, vispirms mēra analītiskā signāla vērtību paraugam ar nezināmu vielas koncentrāciju (y x). Tad šim paraugam pievieno noteiktu precīzu analizējamās vielas daudzumu (standarta) un vēlreiz mēra analītiskā signāla vērtību (ext). Nosakāmās sastāvdaļas koncentrāciju analizētajā paraugā aprēķina, izmantojot formulu
C x = C līdz 6 y x / y ext – y x (2.8)
Izmantojot piedevu grafisko metodi, tiek ņemtas vairākas identiskas analizētā parauga porcijas (alikvotas), un nevienai no tām netiek pievienota piedeva, bet pārējai daļai tiek pievienoti dažādi precīzi nosakāmā komponenta daudzumi. Katrai alikvotajai daļai mēra analītiskā signāla lielumu. Pēc tam tiek izveidots grafiks, kas raksturo saņemtā signāla lieluma lineāro atkarību no piedevas koncentrācijas, un to ekstrapolē uz krustpunktu ar abscisu asi. Segments, ko nogriež šī taisne uz abscisu ass, ir vienāds ar nezināmo nosakāmās vielas koncentrāciju.
Jāņem vērā, ka aditīvā metodē izmantotā formula (2.8), kā arī aplūkotā grafiskās metodes versija neņem vērā fona signālu, t.i. tiek uzskatīts, ka atkarību apraksta vienādojums (2.2). Standarta šķīduma metodi un piedevu metodi var izmantot tikai tad, ja kalibrēšanas funkcija ir lineāra.
IN viena standarta risinājuma metode mēra analītiskā signāla vērtību (y st) šķīdumam ar zināmu vielas koncentrāciju (C st). Pēc tam šķīdumam ar nezināmu vielas koncentrāciju (C x) mēra analītiskā signāla lielumu (y x).
Šo aprēķina metodi var izmantot, ja analītiskā signāla atkarību no koncentrācijas apraksta ar lineāru vienādojumu bez brīva vārda. Vielas koncentrācijai standartšķīdumā jābūt tādai, lai analītisko signālu vērtības, kas iegūtas, lietojot standartšķīdumu un šķīdumu ar nezināmu vielas koncentrāciju, būtu pēc iespējas tuvākas viena otrai.
IN divu standarta risinājumu metode mēra analītisko signālu vērtības standarta šķīdumiem ar divām dažādām vielas koncentrācijām, no kurām viena (C 1) ir mazāka par paredzamo nezināmo koncentrāciju (C x), bet otrā (C 2) ir lielāka.
vai 
Divu standartšķīdumu metodi izmanto, ja analītiskā signāla atkarību no koncentrācijas apraksta ar lineāru vienādojumu, kas neiet cauri sākuma punktam.
Piemērs 10.2.Vielas nezināmās koncentrācijas noteikšanai tika izmantoti divi standartšķīdumi: pirmajā no tiem vielas koncentrācija ir 0,50 mg/l, bet otrajā - 1,50 mg/l. Šo šķīdumu optiskais blīvums bija attiecīgi 0, 200 un 0, 400. Kāda ir vielas koncentrācija šķīdumā, kura optiskais blīvums ir 0,280?
Piedevu metode
Aditīvo metodi parasti izmanto sarežģītu matricu analīzē, kad matricas komponenti ietekmē analītiskā signāla lielumu un nav iespējams precīzi nokopēt parauga matricas sastāvu. Šī metode var izmantot tikai tad, ja kalibrēšanas grafiks ir lineārs un iet caur sākuma punktu.
Lietojot piedevu aprēķināšanas metode Pirmkārt, paraugam ar nezināmu vielas koncentrāciju (y x) mēra analītiskā signāla lielumu. Tad šim paraugam pievieno noteiktu precīzu analizējamās vielas daudzumu un vēlreiz mēra analītiskā signāla vērtību (y ext).
Ja nepieciešams, jāņem vērā šķīduma atšķaidīšana
Piemērs 10.3. Sākotnējam šķīdumam ar nezināmu vielas koncentrāciju optiskais blīvums bija 0,200. Pēc tam, kad 10,0 ml šī šķīduma tika pievienoti 5,0 ml šķīduma ar tās pašas vielas koncentrāciju 2,0 mg/l, šķīduma optiskais blīvums kļuva vienāds ar 0,400. Nosaka vielas koncentrāciju sākotnējā šķīdumā.
= 0,50 mg/l
Rīsi. 10.2. Piedevu grafiskā metode
IN piedevu grafiskā metodeņem vairākas analizētā parauga daļas (alikvotas), nevienai no tām nepievieno piedevu un pārējam pievieno dažādus precīzus nosakāmā komponenta daudzumus. Katrai alikvotajai daļai mēra analītiskā signāla lielumu. Tad iegūst saņemtā signāla lieluma lineāro atkarību no piedevas koncentrācijas un ekstrapolē, līdz tas krustojas ar x asi (10.2. att.). Segments, ko nogriež šī taisne uz abscisu ass, būs vienāds ar nezināmo nosakāmās vielas koncentrāciju.Metode ir piemērojama kalibrēšanas līknes lineārajos reģionos.
2.1. Vairāku pievienošanas metode
Vairākas (vismaz trīs) tilpuma Vst daļas ievada testa šķīdumā, kas sagatavots, kā norādīts privātajā farmakopejas monogrāfijā. tiek noteikts šķīdums ar zināmu jonu koncentrāciju, ievērojot nemainīgas jonu stipruma stāvokli šķīdumā. Izmēriet potenciālu pirms un pēc katras pievienošanas un aprēķiniet starpību ∆E starp izmērītajiem
testa risinājuma potenciāls un potenciāls. Iegūtā vērtība ir saistīta ar jona koncentrāciju, ko nosaka vienādojums:
kur: V – testa šķīduma tilpums;
C ir jona molārā koncentrācija, ko nosaka testa šķīdumā;
Izveidojiet grafiku atkarībā no piedevas apjoma Vst. un ekstrapolē iegūto taisni, līdz tā krustojas ar X asi. Noteiktā jona testa šķīduma koncentrāciju izsaka ar vienādojumu:
2.2. Viena pievienošanas metode
Testa šķīduma tilpumam V, kas sagatavots, kā aprakstīts privātajā monogrāfijā, pievieno tilpumu Vst. standarta šķīdums ar zināmu koncentrāciju Cst. Tādos pašos apstākļos sagatavo tukšo šķīdumu. Pirms un pēc standartšķīduma pievienošanas izmēra testa šķīduma un tukšā šķīduma potenciālu. Aprēķina analizējamās vielas koncentrāciju C, izmantojot šādu vienādojumu un veicot nepieciešamās korekcijas tukšajam šķīdumam:
kur: V ir testa vai tukšā šķīduma tilpums;
C ir jona koncentrācija, ko nosaka testa šķīdumā;
Vst. – pievienotais standartšķīduma tilpums;
Cst. – standarta šķīdumā noteiktā jona koncentrācija;
∆E – potenciālu starpība, kas mērīta pirms un pēc pievienošanas;
S – elektrodu funkcijas slīpums, noteikts eksperimentāli plkst nemainīga temperatūra mērot potenciālu starpību starp diviem standartšķīdumiem, kuru koncentrācijas atšķiras ar koeficientu 10 un atbilst kalibrēšanas līknes lineārajam apgabalam.
Interese par aditīvo metodi jonometrijā ir saistīta ar to, ka tai ir nozīmīgāka loma nekā aditīvajai metodei citās analītiskajās metodēs. Jonometriskā pievienošanas metode piedāvā divas lielas priekšrocības. Pirmkārt, ja jonu stipruma izmaiņas analizētajos paraugos ir neparedzamas, tad parastās kalibrēšanas līknes metodes izmantošana dod lielas kļūdas definīcijas. Aditīvās metodes izmantošana radikāli maina situāciju un palīdz samazināt noteikšanas kļūdu. Otrkārt, ir tāda elektrodu kategorija, kuru lietošana ir problemātiska iespējamā novirzes dēļ. Ar mērenu potenciāla novirzi pievienošanas metode ievērojami samazina noteikšanas kļūdu.
Plašākai sabiedrībai ir zināmas šādas piedevas metodes modifikācijas: standarta piedevu metode, dubultā standarta piedevu metode, Gran metode. Visas šīs metodes var iedalīt divās kategorijās pēc nepārprotama matemātiska kritērija, kas nosaka iegūto rezultātu precizitāti. Tas ir saistīts ar faktu, ka dažas aditīvās metodes aprēķinos obligāti izmanto iepriekš izmērītu elektroda funkcijas slīpuma vērtību, bet citas to neizmanto. Saskaņā ar šo iedalījumu standarta pievienošanas metode un Gran metode ietilpst vienā kategorijā, bet dubultā standarta pievienošanas metode - citā.
1. Standarta pievienošanas metode un Gran metode.
Pirms es prezentēju individuālās īpašības viena vai cita veida piedevu metode, mēs dažos vārdos aprakstīsim analīzes procedūru. Procedūra sastāv no šķīduma, kas satur to pašu analizēto jonu, pievienošanas analizētajam paraugam. Piemēram, lai noteiktu nātrija jonu saturu, pievieno standarta nātrija šķīdumu. Pēc katras pievienošanas tiek reģistrēti elektrodu rādījumi. Atkarībā no tā, kā mērījumu rezultāti tiek tālāk apstrādāti, metode tiks saukta par standarta pievienošanas metodi vai Gran metodi.
Standarta pievienošanas metodes aprēķins ir šāds:
Cx = D C (10DE/S - 1)-1,
kur Cx ir vēlamā koncentrācija;
DC ir piedevas daudzums;
DE - iespējamā reakcija uz līdzstrāvas piedevas ieviešanu;
S ir elektroda funkcijas slīpums.
Aprēķins pēc Grana metodes izskatās nedaudz sarežģītāks. Tas sastāv no grafika uzzīmēšanas koordinātēs (W+V) 10 E/S no V,
kur V ir pievienoto piedevu daudzums;
E - potenciālās vērtības, kas atbilst ieviestajām piedevām V;
W ir sākotnējais parauga tilpums.
Grafiks ir taisna līnija, kas krustojas ar x asi. Krustpunkts atbilst pievienotās piedevas tilpumam (DV), kas ir ekvivalents vēlamajai jonu koncentrācijai (skat. 1. att.). No ekvivalentu likuma izriet, ka Cx = Cst DV / W, kur Cst ir jonu koncentrācija šķīdumā, ko izmanto piedevu ievadīšanai. Var būt vairākas piedevas, kas dabiski uzlabo noteikšanas precizitāti salīdzinājumā ar standarta piedevu metodi.
Ir viegli pamanīt, ka abos gadījumos parādās elektrodu funkcijas slīpums S No tā izriet, ka aditīvās metodes pirmais posms ir elektrodu kalibrēšana turpmākai slīpuma vērtības noteikšanai. Aprēķinos netiek ņemta vērā potenciāla absolūtā vērtība, jo, lai iegūtu ticamus rezultātus, svarīga ir tikai kalibrēšanas funkcijas slīpuma noturība no parauga līdz paraugam.
Kā papildinājumu var izmantot ne tikai potenciālu noteicošo jonu saturošu šķīdumu, bet arī vielas šķīdumu, kas saista noteikto parauga jonu nedisociējošā savienojumā. Analīzes procedūra būtiski nemainās. Tomēr šajā gadījumā ir daži raksturīgās iezīmes, kas būtu jāņem vērā. Iezīmes ir tādas, ka eksperimentālo rezultātu grafiks sastāv no trim daļām, kā parādīts 2. attēlā. Pirmo daļu (A) iegūst apstākļos, kad saistvielas koncentrācija ir mazāka par potenciālu noteicošās vielas koncentrāciju. Nākamā grafika (B) daļa tiek iegūta ar aptuveni līdzvērtīgām iepriekšminēto vielu attiecībām. Un visbeidzot, grafika trešā daļa (C) atbilst nosacījumiem, kuros saistošās vielas daudzums ir lielāks par potenciālu noteicošo. Grafika A daļas lineāra ekstrapolācija uz x asi dod vērtību DV. B reģionu parasti neizmanto analītiskām noteikšanām.
Ja titrēšanas līkne ir centrāli simetriska, tad analītisko rezultātu iegūšanai var izmantot apgabalu C. Tomēr šajā gadījumā ordinātas jāaprēķina šādi: (W+V)10 -E/S.
Tā kā Gran metodei ir lielākas priekšrocības nekā metodei standarta piedevas, tad turpmākie apsvērumi galvenokārt attieksies uz Gran metodi.
Metodes izmantošanas priekšrocības var izteikt šādos punktos.
1. Noteikšanas kļūdas samazināšana 2-3 reizes, jo palielinās mērījumu skaits vienā paraugā.
2. Aditīvā metode neprasa rūpīgu analizējamā parauga jonu stipruma stabilizāciju, jo tās svārstības atspoguļojas vērtībā. absolūtā vērtība potenciālu lielākā mērā nekā elektroda funkcijas slīpums. Šajā sakarā noteikšanas kļūda ir samazināta salīdzinājumā ar kalibrēšanas līknes metodi.
3. Vairāku elektrodu izmantošana ir problemātiska, jo nepietiekami stabila potenciāla klātbūtne prasa bieži kalibrēšanas procedūras. Tā kā vairumā gadījumu potenciālajai novirzei ir maza ietekme uz kalibrēšanas funkcijas slīpumu, rezultātu iegūšana, izmantojot standarta pievienošanas metodi un Gran metodi, ievērojami palielina precizitāti un vienkāršo analīzes procedūru.
4. Standarta pievienošanas metode ļauj kontrolēt katras analītiskās noteikšanas pareizību. Kontrole tiek veikta eksperimentālo datu apstrādes laikā. Kopš gada matemātiskā apstrāde ir iesaistīti vairāki eksperimentāli punkti, tad taisnas līnijas vilkšana caur tiem katru reizi apstiprina, ka kalibrēšanas funkcijas matemātiskā forma un slīpums nav mainījies. Citādi lineārs skats grafika netiek garantēta. Tādējādi spēja kontrolēt analīzes pareizību katrā noteikšanā palielina rezultātu ticamību.
Kā jau minēts, standarta pievienošanas metode ļauj noteikt 2–3 reizes precīzākus rezultātus nekā kalibrēšanas līknes metode. Bet, lai iegūtu šādu definīcijas precizitāti, jāizmanto viens noteikums. Pārāk lieli vai mazi papildinājumi samazinās noteikšanas precizitāti. Optimālajam piedevas daudzumam jābūt tādam, lai tas izraisītu 10-20 mV potenciālo reakciju atsevišķi lādētam jonam. Šis noteikums optimizē analīzes nejaušo kļūdu, taču tajos apstākļos, kādos bieži tiek izmantota aditīvā metode, sistemātiskā kļūda, kas saistīta ar jonu selektīvo elektrodu raksturlielumu izmaiņām, kļūst nozīmīga. Sistemātisko kļūdu šajā gadījumā pilnībā nosaka kļūda, mainot elektroda funkcijas slīpumu. Ja eksperimenta laikā slīpums mainās, tad noteiktos apstākļos noteikšanas relatīvā kļūda būs aptuveni vienāda ar relatīvo kļūdu no slīpuma izmaiņām.
