Atomabsorptionsspektrometrie (AAS)

Praktikum „Instrumentelle Analytik“ 2004/05
Name, Vorname:
Gruppe:
Versuchsdurchführung:
Protokoll
Atomabsorptionsspektrometrie (AAS)
Ziel:
-
Mittels Flammen-AAS wird der Eisengehalt eines Rotweins unter Anwendung zwei
verschiedener Kalibrierverfahren bestimmt.
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Mit Hilfe der flammenlosen AAS wird der Gehalt an Kupfer in Leitungswasser und in
Reinstwasser ermittelt und weiterhin das unterschiedliche Lösungsverhalten von Kupfer in
beiden Wässern bestimmt.
-
Es wird der Einfluss der Probenmatrix auf das Analysenergebnis statistisch ermittelt.
1. Eisengehaltsbestimmung eines Rotweins:
Durchführung:
-
Es soll der Eisengehalt eines Rotweins (Dornfelder) mittels Flammen-AAS unter
Anwendung zwei verschiedener Kalibrierverfahren bestimmt werden.
-
Für die Durchführung werden Standardlösungen aus einer 100 mg/l Stammlösung
hergestellt.
-
Für die Grundkalibrierung werden die entsprechenden 5 Volumina der Stammlösung
vorgelegt und dann auf 25 ml mit Wasser aufgefüllt.
-
Der Rotwein wird 1:1 mit Wasser auf ein Volumen von 200 ml verdünnt
-
Für die Standardaddition wird eine Verdünnungsreihe zu je 1 ml mit Stammlösung und
Wasser hergestellt, welche jeweils auf 20 ml aufgefüllt werden muss
-
Für die 0. Addition wird zusätzlich eine Probe mit 19 ml Wein (1:1 verdünnt) und 1 ml
Wasser erzeugt = Probe ohne Standardaddition
-
Bevor man die Messung starten kann, muss man die Lampen optimieren, den
Brennerschlitz mit Hilfe einer Brennerreinigungskarte ausrichten, mit der IGNITE-Taste
die Flamme zünden und anschließend 10 min lang Wasser ansaugen (der Brenner kann sich
so auf seine Betriebstemperatur stabilisieren).
-1-
-
Ebenfalls führt man noch eine Feinregulierung (Brennerposition) unter Verwendung des
Standards höchster Konzentration durch.
-
Es werden die jeweiligen Kalibrierkurven aufgenommen
Messparameter:
-
Durchführung einer Flammen-AAS mit Varian SpectrAA*10 und GTA 96
Gas: Acetylen/Luft (Air Flow: 3,50 l/min; Acetylen Flow: 1,50 l/min)
Resonanzlinie: 248 nm
Spaltbreite: 0,2 nm
HKL-Spannung: 10 mA
Atomisator: Flamme
Probenvolumen: 6 ml/min
Durchführung einer Untergrundkorrektur mit einer Deuterium-Lampe
Doppelbestimmung
Auswertung über Integration
Probe: Rotwein, Dornfelder, trocken
Fe-Stammlösung: c=100 mg/l
Messwerte:
Grundkalibrierung: Verwendung von 25 ml Maßkolben
Gehalt des Standards
in µg/ml
1
2
3
4
5
Volumen Stammlösung
in ml
0,25
0,50
0,75
1,00
1,25
Extinktionswerte
0,0859
0,1606
0,2255
0,2830
0,3637
Daraus ergibt sich die Kurve:
0,4
Reihe1
0,35
Linear (Kalibrierkurve)
Extinktion
0,3
y = 0,0678x + 0,0203
R2 = 0,9974
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
0
1
2
3
4
5
6
Konzentration in µg/ml
Bei diesem Verfahren wird für den Rotwein ein Eisengehalt von 2,4650,736 µg/ml bestimmt.
Das Ergebnis wurde verdoppelt, da der Wein 1:1 mit Wasser verdünnt vorliegt.
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Standardaddition:
Verwendung von 20 ml Maßkolben,
vorgelegt wird jeweils der Standard und das Wasser, dann wird
mit Rotwein (1:1 mit Wasser verdünnt) aufgefüllt
Gehalt des Standards
in µg/ml
1
2
3
4
5
Volumen Stammlösung Volumen Wasser
in ml
in ml
0,2
0,8
0,4
0,6
0,6
0,4
0,8
0,2
1,0
0,0
Extinktionswerte
0,1773
0,2469
0,3106
0,3728
0,4344
Daraus ergibt sich die Kurve:
0,5
0,45
Reihe1
0,4
Linear (Standardaddition)
Extinktion
0,35
y = 0,0669x + 0,1059
R2 = 0,9985
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
Konzentration in µg/ml
Bei diesem Verfahren wird für den Rotwein ein Eisengehalt von 2,8830,873 µg/ml ermittelt.
Das Ergebnis wurde verdoppelt, da der Wein 1:1 mit Wasser verdünnt vorliegt.
Auswertung:
Mit der Durchführung dieser zwei Kalibrierverfahren testen wir, ob die beiden Methoden
vergleichbar sind und ob ein Matrixeinfluss vorliegt.
Bei dem F-Test wird überprüft, ob die Standardabweichung für die einzelnen Messreihen
vergleichbar oder komplett verschieden sind. Dabei werden die Quadrate der einzelnen
Standardabweichungen dividiert.
Für unseren Versuch ergab sich ein Prüfwert F von 1,323.
Dieser liegt unter dem Tabellenwert von 6,388 bei 95 % Sicherheit, d.h. das nur ein zufälliger
Unterschied existiert.
Die Analysenpräzision beider Kalibrierverfahren ist vergleichbar.
Durch diese Erkenntnis konnten wir ebenfalls eine Prüfung auf systematische Abweichungen
durchführen.
Dafür bestimmten wir die Wiederfindungsfunktion: y = 1,262+0,986x
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Es wurde mit Hilfe des Exels der Vertrauensbereich des Anstieges der Funktion bestimmt:
VB(bf) = bfVI(bf) = 0,9860,072 = 0,914-1,058
Der Wert 1 liegt in diesem Intervall, daher liegt keine proportional-systematische Abweichung
vor.
Fehlerbetrachtung:
Zwischen Grundkalibrierung und Standardaddition existiert ein großer Unterschied.
Die Werte für die Standardaddition sind insofern zuverlässiger, da dort eine bessere Gerade zu
erkennen ist.
Die Präzision ist bei dieser Anwendung besser, aber es ist keine Aussage über die Richtigkeit
(Zuverlässigkeit) bei Betrachtung der Geraden möglich.
Fehler entstehen bei den verwendeten Verfahren immer durch die Verdünnung von Standard
mit Wasser bzw. der Probe mit Standard und Wasser, der so genannte Verdünnungsfehler.
Dieser Fehler beeinflusst das Ergebnis immer und wird in dem Vertrauensintervall
berücksichtigt.
2.Kupfergehaltsbestimmung in unterschiedlichen Wässern
Mit Hilfe der flamenlosen AAS soll der Gehalt an Kupfer in Leitungswasser und in
Reinstwasser ermittelt werden und ebenfalls das unterschiedliche Lösungsverhalten von Kupfer
in den beiden Wässern.
Die Stammlösung hat eine Konzentration von 100µg/l. Man nimmt eine Kalibrierkurve im
Bereich von 10-100 µg/l auf, wofür Messungen bei 10, 20, 50 und 80 µg/l gemacht wurden.
Messverfahren:









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

Durchführung einer flammenlosen AAS
Gas: Argon
HKL-Spannung:300V
Resonanzlinie:324,8 nm
Spaltbreite:0,5 nm
Atomisator: Graphitrohrofen(Furnace)
Probevolumen: 15 µl (10 µl Probe und 5µl Wasser)
Durchführung einer Untergrundkorrektur
Doppelbestimmung(von 20 µg/l)
Auswertung über Integration
Bestimmt werden soll die Konzentration in µg/l
Der Probengeber mischt automatisch die vorgebenen Volumen
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Temperaturprogramm:
Schritt-Nr. Temperatur
°C
1
85
2
95
3
120
4
800
5
800
6
800
7
2300
8
2300
9
2300
Zeit sec
5
40
10
5
1
2
1
2
2
Gas Flow
l/min
3
3
3
3
3
0
0
0
3
Gas Type
Read
Store
Normal
Normal
Normal
Normal
Normal
Normal
Normal
Normal
Normal
No
No
No
No
No
No
Yes
Yes
Yes
No
No
No
No
No
Yes
Yes
Yes
Yes
Ergebnis:
Bei der Kupferbestimmung im Graphitrohr wurden folgende Werte für die Kalibrierkurve
erhalten. Die dazugehörige Kalibrierkurve siehe Anlage.
Stammlösung in µg/l
0
10
20
50
80
20(Doppelbestimmung)
Extinktion
0,0063
0,0682
0,1408
0,3355
0,5138
0,1492
und es wurden dadurch diese Werte erhalten:
Probe
Reinstwasser
Leitungswasser
Reinstwasser+Kupferblech
Leitungswasser+Kupferblech
Kupfergehalt in µg/ml
1,3
6,11
461,08
427,76
Aus unseren durchgeführten Messungen ist zu erkennen, dass Reinstwasser ca. 1/5 weniger
Kupfer enthält als Leitungswasser. Doch durch den Test mit Kupferblech wird deutlich wie
leicht es sich in beiden Wässern löst. Die dabei auftretende Konzentrationsabweichung bei
diesem Versuch ist auf eine nicht exakte Eintauchzeit und die bessere Aufnahmefähigkeit von
Ionen in das Reinstwasser(da keine anderen Ionen stören) zurückzuführen.
Denn wir haben eine ganz normale Uhr zum Stoppen der Zeit verwendet und die Bleche
nacheinander in die einzelnen Proben gehalten. Diese
Zeit hat einen großen Einfluss, da sich schon innerhalb einer Sekunde zwischen 41-47 µg/ml
Kupfer lösen. Dies bedeutet, dass Kupferrohre zur Erhöhung der Kupferkonzentration im
Leitungswasser führen können und somit vom Menschen aufgenommen werden können. Ein
Vergleichswert der Drewag ist ein Kupfergehalt von 20 µg/l Leitungswasser.
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