Monitoring kvaliteta životne sredineke metode... · Web viewZnačaj analitičke hemije za monitoring životne sredine je višestruk. Pravilno izabrana metoda obezbeđuje pouzdane

Monitoring kvaliteta životne sredine Analitičke metode

Analitičke metode


Sadržaj1. STANDARDNE ANALITIČKE METODE........................................................................................................3

1.1. Gravimetrijska analiza.......................................................................................................................3

1.2. Volumetrijska analiza........................................................................................................................4

1.3. Reakcije neutralizacije......................................................................................................................4

1.4. Taložne reakcije................................................................................................................................5

1.5. Redoks reakcije.................................................................................................................................5

2. INSTRUMENALNE ANALITIČKE METODE..................................................................................................5

2. 1. Metode spektralne analize..............................................................................................................6

2. 1. 1. Apsorpcione metode................................................................................................................7

2.1.2. Kolorimetrija..............................................................................................................................8

2.1.3. Ultraljubičasta spektofotometrija............................................................................................10

2.1.4. Infracrvena spektrofotometrija...............................................................................................10

2.1.5. Nedisperzivna infracrvena sprektofotometrija........................................................................12

2.1.6. Disperzivna IR spektrofotometrija (FTIR )................................................................................12

2.1.7. Atomska apsorbciona spektrofotometrija (AAS)......................................................................13

2. 2. Emisione metode..........................................................................................................................13

2.2.1 Atomska emisiona spektrofotometrija-plamena fotometrija...................................................14

2.2.2. Turbidimetrija/nefelometrija...................................................................................................14

2.2.3. Hemilumiscencija.....................................................................................................................15

3. Elektroanalitičke metode.......................................................................................................................16

3.1. Potenciometrija..........................................................................................................................16

3.2. Voltametrija................................................................................................................................18

3.3. Konduktometrija.........................................................................................................................18

4. Hromatografske metode analize...........................................................................................................19

4.1. Gasna hromatografija (GC).............................................................................................................20

4.2. Hromatografija visoke moći razlaganja (HPLC)...............................................................................22

5. Druge instrumentalne metode..............................................................................................................25

5.1. Masena sprektometrija (MS)..........................................................................................................25

Šematski prikaz fotomultiplikatora............................................................................................................26

5.2. GC/MS............................................................................................................................................26

5.3. Nuklearna magnetna rezonanca (NMR)..........................................................................................26


rtoglavi razvoj savremenog društva donosi dobrobiti koje bezerezervno konzumiramo ne razmišljajući da to ponekad podrazumevaju razvoj različitih tehnologija, novih materijala i drugih produkata, čija praktična upotreba i praktičnost često zasenjuje kvalitet i način proizvodnje. V

Neretko smo zbog toga svedoci sve većeg broja jedinjenja čije prisutvo ugožava zdravlje ljudi i životnu sredinu, bilo da se radi o toksičnonsti, kancerogenim svojstvima ili komplesnim metodama i dugom vremenu potrebnom za degradaciju na manje štetne produkte. Neminovno, sa tim se razvila i potreba za monitoringom kvaliteta životne sredine koji prvenstveno podrazumeva identifikaciju i kvantifikaciju polutanata u različitim medijumima životne sredine. Određivanje vrste polutanata i njegove koncentracije u životnoj sredine se vrši analitičkim metodama koje su, kao i polutanti, raznovrsne i neretko kompleksne zahtevajući poznavanje osnova fundamnetalnih nauka kao što su biologija, fizika i hemija. Značaj analitičke hemije za monitoring životne sredine je višestruk. Pravilno izabrana metoda obezbeđuje pouzdane rezultate monitoringa koji od presudnog značaja za identifikaciju i sagledavanje problema, kao i preduzimanje adekvatnih mera u cilju smanjenja zagađenja. Određene analitičke metode su definisane kao referentne metode upravo iz razloga da se obezbedi pouzdanost i uporedivost podataka.Analitičke metode se neprestano razvijaju, unapređujući im dizajn, performanse, proširujući broj i količinu jedinjenja za detekciju. Iako je analitička hemija veoma složena, u ovom poglavlju će se ukratko pružiti uvid u najznačajnije standarne i instrumentalne analitičke metode koje se korise pri određivanju polutanata, odnosno osnovne principe metoda i mernih instrumenata.

1. STANDARDNE ANALITIČKE METODE

1.1. Gravimetrijska analizaGravimetrija je jednostavna analitička metoda koja se zasniva na merenju mase uzorka. Ovom metodom se određuju čvrtste materije kao što je određivanje čvstih čestica (prašine i čađi) koji se sakupljeni u sedimentacionim posudama tokom dužeg vremenskog perioda ili određivanje suspendovanih čestica dispergovanih u vazduhu, koji su uzorkovani na filterima električnih taložnika.Obzirom na značaj određivanja čvrste materije gravimetrisjkim metodama, od velike važnosti je znati neke osnovne zahteve ove metode, a to su konstantna masa posude i konstatntna masa uzorka.Naime, gravimetrijska analiza se zasniva na izlaganju uzorka visokim temperaturama (preko 550˚C). Za taj proces koriste se specijalne posude napravljene od porcelana ili platine (koje se koriste samo za specijalne analize i veoma su skupe). Prvi preduslov za pouzdano odeređivanje mase uzorka je priprema posude za postupak žarenja uzorka. To pre svega podrazumeva adekvatno tretiranje u cilju uklanjanja nečistoća i nepoželjne vlage. Nečistoće se uklanjanu jednostavnim pranjem, dok uklanjanje vlage predstvlja složeniji postupak. Naime, materijali od kojih su napravljene posudice za žarenje su vrlo porozni pa samim tim upijaju vlagu koja se teško uklanja. Za uklanjanje vlage i dostizanje konstatntne mase posude potrebno je ponoviti postupak žarenja, hlađenja i merenja (pod istim


uslovima) sve dok se ne postigne razlika u masi posude od ±0.0002g. Bez prethodnog kondicioniranja posude rezultati nisu pouzdani i mogu prouzrokovati velike greške u finalnom rezultatu.Drugi preduslov za dobijanje pouzdanog rezultata je dobijanje konstatntne mase uzorka. Ovaj postupk je isti kao i kod pripreme posude, što podrazumeva ponavljanje žarenja, hlađenja i merenja posudice sa uzorkom. Proizilazi da je masa tada:

muzorka= m(posuda+uzorak)-m(posude)

Teoretski veoma jednostavno zvuči da dobijanje konstatne mase posude i uzorka nakon žarenja vodi do pouzdanog rezultata. Medjutim, ovo je primenjivo za neorganska jedinjenja. U slučaju organskiih jedinjenja, postupak se komplikuje jer se male količine vlage mogu emitovati tokom dužeg vremenskog perioda. Za ovakve slučajeve, literaturno su dati podaci vremena sušenja i obično se masa nakon isteka tog vremena uzima kao konstatna.

1.2. Volumetrijska analizaVolumetrijeke analize su kvantitativne metode koja određuje količinu ispitivanog jedinjenja u uzorku na osnovu utrošene zapremine standardnog rasvotvora potrebne za potpunu rekaciju čiji kraj označava adekvatni indikator.

Standardni rastvor (titraciono sredstvo) podrazumeva rastvor tačno poznate koncentracije koji se dodaje rastvoru nepoznate koncentracije.Indikatori su prirodna ili sintetička jedinjenja koja menjaju svoje osobine, najčešće propraćene promenom boje na tački ekvivalncije (završetka reakcije). Neadekvatan izbor indikatora najčeće vodi do greške u rezultatu. Kiselo-bazni indikatori su najčešće korišćeni indikatori. U reakcijama taložnim volumetrijskim analizama se koriste drugi indikatori, kao što je AgNO3, koji se koristi prilikom određivanja hlorida (taložne reakcije). Prilikom nekih odreživanja, kada produkt reakcije ima karakterističnu boju (permanganatni jon), indikator nije potreban.

Volumertijske analize su veoma popularne, a u inženjerstvu zaštite životrne sredine se veoma često koriste (određivanje HPK, PBK, rastvorenog kiseonika, hlorida)Iako je osnov volumetrijske metode tretiranje rastvora nepoznate koncentracije, rastvorom poznate koncentracije uz indikator, tip reakcije koja se odograva određuje dalju podelu ove kvantitativne metode. U daljem tekstu će biti prikazane samo volumentrijske metode koje se najčeće koriste zu IZŽS.

1.3. Reakcije neutralizacijeReakcije neutralizacije se zasnivaju na rekaciji kiseline i baze u prisustvu indikatora koji menja svoju boju u zavisnosti od pH vrednosti rastvora. Ova metoda je veoma osetljiva (0.001ppm). Tipovi reakcija neutralizacije mogu da se podele prema jačini kiseline/baze koja se koristi u rekaciji (jaka kiselina/slaba baza, slaba kiselina/jaka baza, jaka kiselina/jaka baza)Reakcija neutralizacije između NH4OH (slabe baze) i HCl (jake kiseline) uz upotrebu metil-oranža kao indikatora:

NH4OH +HCl → NH4Cl + H2OMetil oranž je indikator koji se koristi u kiselo-baznim reakcijama (jaka kiselina-slaba baza), a promena boje mu je od crevene u pH =3.1 do žute u pH (4,4).


Metil-oranž u kiseloj sredini – crvene boje Metil-oranž u baznoj sredini – žute boje

Promena boje indikatora dešava se na tački ekvivalencije. Tačka ekvivalencije može da bude pri različitim pH vrednostima u zavisnosti od konstante jonizacije i koncentracije jedinjenja koja se koriste u reakcijama. Zbog ovoga je upotreba potenciometara (pH metara) za određivanje završne tačke najčešće upotrebljavan instrument u volumetrijskim neutralizacionim analizama. Ovaj tip analiza se najčešće naziva potenciometrijske titracije.

1.4. Taložne reakcijeTaložne reakcije se zasnivaju na formiranju neratsvornog taloga prilikom titracije. Najbolji primer je određivanje hlorida (Cl-) srebro-nitratom (AgNO3), uz upotrebu kalijum-hromata(K2CrO4) kao indikatora.

Ag+ +CrO42-→ Ag2CrO4 (s)

Reakcija se zasniva na principu da je rastvorljivost Ag2CrO4 neznatno veća od AgCl, što obezbeđuje da se prvo, u rekaciji AgNO3 i Cl- istaloži sav prisutan hlorid, a da potom prvi višak dodatog Ag+ reaguje sa indikatorom formirajući obojeno jedinjenje čija pojava označava kraj reakcije. U rekaciji se formira crveni nerastvorni talog srebro-hromata.

1.5. Redoks reakcijeMetode se zasnivaju na reakcijama oksido-redukcije jedinjenja koje se određuje sa standardizovanim rastvorom.

Određivanje joda pomoću natrijum-tiosulfata (Na2SO4) u prisustvu skroba kao indikatora je jedan primer reakcije oksido-redukcije. Promena boje rastvora joda iz ljubičaste u bezbojnu indikuje kraj rekacije, jer je izvršena redukcija joda u jodid

I2 + Na2S2O3 → 2NaI + Na2S2O4 ili

2S2O32- + I2 → S4O6

2- + 2I-

Drugi primer redoks reakcija koje se najviše koristi u inžinjerstvu zaštite životne sredine je određivanje HPK, kalijum-dihromatnom metodom. Metoda se zasniva na reakciji uzorka otpadne vode sa kalijum-diromatom u kiseloj sredini (H 2SO4), kada se sva organka materija konvertuje u ugljen-dioksid i vodu. Hemijska potrošnja kiseonika se izražava u količini kiseonika potrebnog za oksidaciju organskih materija (mgO 2/l uzorka).Da bi sve organske materije bile oksidovane, potrebno je dodati kalijum-dihromat u višku. Kada se oksidacija završi, potrebno je titrovati preostali dihromat standardnim rastvorom gvožđe(III)-amonijum sulfata, do potpune redukcije preostalog hromata. Tom prilikom se uglavnom koristi indikator ferion, koji menja boju iz plavo-zlelene u crveno-braon.Završna tačka titracije može da se odrediti indikatorima koji se apsorbuju na nastalo jedinjenje (reakcija sa skrobom), koriste promenu redoks potencijala (reakcija određivanja HPK) ili se završna tačka određuje najčešće se primenom elektrohemisjkih metoda (amperiometrija)

2. INSTRUMENALNE ANALITIČKE METODE

Svaka fizička osobina nekog elementa ili jedinjenja se može upotrebiti kao osnova za instrumentalne metode. Bilo da se radi o sposobnosti obojenih rastvora da apsorbuju svetlost, kapacitetu rastvora da provodi struju ili sposobnosti razvajanja na gasnu, tečnu ili čvrstu fazu, sve navedene fizičke osobine mogu da se koriste za kvalitativno ili kvantitativno odeđivanje određenih elemenata ili jedinjenja.


U analizama određivanja koncentracija polutanata u životnoj sredini koriste se takođe instrumentane metode, bilo da su one određene kao referentne ili ih generalno princip rada čini pogodnim za određivanje u određenim uslovima životne sredine. U zavisnosti od fizičke odobine koja se koristi pri datoj instrumentalnoj analizi izvršena je i podela metoda:1. metode koje obuhvataju međusobno dejstvo energije zračenja i materije nazivaju se metode sprektralne analize2. metode koje se zasnivaju na električnim i magnetnim osobinama materije nazivaju se električne metode analize3. metode koje se zasnivaju na terimičkim osobinama materije4. metode koje se zasnivaju na principu razdvajanja materija na osnovu njihovog afiniteta prema različitim fazama nazivaju se hromatografske metode5. druge metode (masena sprektrometrija, nuklearna magnetna rezonanca)

2. 1. Metode spektralne analizeOve metode mogu se dalje podeliti u zavisnosti da li se zasniva na merenju emitovane ili apsrbovane energije. Spektralna analiza se zasniva na principu merenja enegije koja je emitovana ili apsorbovana od strane ispitivane materije. Frekvencija ove energije određena je jednačinom:

∆ E=hcλ

gde je:ΔE - promena unutrašnje energije atoma, molekula ili jonah - Plankova konstata (6.63x10-27)c - brzina svelosti (6x1010 cm/s)λ - talasna dužinaNa osnovu ove jednačine se može zaključiti da će X zraci, koji imaju manju talasnu dužinu, izazvati velike promene u materitiji, dok talasi sa većim talasnim dužinama, kao što su mikrotalasi ili radiotalasi izazivaju znatno manje engergetske promene u materiji. Upotrebom talasa različitih talasnih dužina mogu se izazivati različite, ciljane, fizičke promene u materiji i ta promena se može detektovati.


Neki atomi ili molekuli ili joni mogu da se pobude dovođenejm određene količine energije, čime se dovodi u više energetsko stanje. Ukoliko je ovo stanje stabilno govorimo o apsorpcionim metodama (zasniva se na merenju apsorbovane količine energije). U suprotnom, ukoliko je ovo stanje nestabilno dolazi do "vraćanja" u osnovno energetsko stanje, pri čemu se višak energije emituje i tada govorimo o emsioinim metodama (zasnivaju se na merenju emitovane energije).

Atom vodonika se nalazi u osnovnom stanju. Broj njegovog energetskog nivoa je 1. Svaki energetski nivo ima svoju energiju. Kada atom hidrogena apsorbuje energiju u obliku kvanta, on prelazi na viši energetski nivo (u ekscitovano stanje), kada je n = 2. Ekscitovani atomi obeležavaju se zvezdicom (*) pored simbola molekula. Elektron se nakon nekog vremena vraća u osnovno stanje (n = 1), prilikom čega otpušta energiju u obliku elektromagnetnog zračenja (foton). Talasna dužina elektromagnetnog zračenja zavisi od količine primljene odnosno otpuštene energije. Ako je talasna dužina zračenja u oblasti vidljive oblasti, zračenje će biti identifikovano kao svetlost određene boje.

2. 1. 1. Apsorpcione metodeSpektrofotometrija je apsorpciona metoda koja se zasniva na praćenju zavisnosti apsorbance ili apsortibiteta od talasne dužine zračenja koje je prošlo kroz analiziranu supstancu. Ova metoda se zasniva na aspsorpciji eletromagnetnog zračenja određene talasne dužine. Apsorpcija se može pratiti u Vis, UV, IC, mikrotalasnoj i radiofrekventnoj oblasti. U analitičkoj hemiji su od interesa oblasti od 200-1000 nm, a u organskoj analizi još i IC oblast, NMR spektrometrija.Svi instrumenti čiji se princip rada zasniva na principu apsorpcije sastoje se od tri osnovna elementa: 1. izvora energije koji obezbeđuje zrake željene talasne dužine, 2. separator energije, koji omogućava da se zračenje određene talasne dužine odvoje od ostalog dela zračenja3. detektor energije, koji meri deo energije koja prolazi kroz uzorak.


Opšta teorija apsopcije se zasniva na Lambert-Beer-ovom zakonu:

Logaritam apsorpcije svetlosti koja prolazi kroz (jačina obojenja) proporcionalna je debljijni sloja rastvora i koentraciji rastvorene supstance:

A=logI 0L

=alc

gde je:A - apsorpcija (ekstinkcija)I0 - inzenzitet upadne svetlostiI - intenzitet propuštene svetlostia - konstatnta za dati rastvorL - dužina sloja rastvora koji aporbuje svetlostC - koncentracija rastvoraDa bi se naveden zakon mogao primeniti za određivanje koncentracija rastvora neophodno je pri eksperimentalnom radu primeniti monohromatsku svetlost (svetlost jedne talasne dužine).SpektarOsnovna razlika među instrumentima apsorpcionih metoda je u tome u kojoj oblasti spektra su sposobni da detektuju energetske promene, odnosno apsorpciju elektromagnetnog zračenja.

2.1.2. Kolorimetrija Kolorimetrija je spektrometrija koja meri apsopciju u vidljivom delu spektra. Zasniva se na pricipu da mnoge supstance imaju osobinu da daju obojene rastvore. Što je rastvorena veća količina susptance to je rasvor intenzivnije obojen. Upoređivanjem sa bojom rastvora poznate koncentracije može se odrediti koncentracija


rastvora uzorka. Dakle, da bi kolorimetrijska metoda bila kvantitatvna, jedinjenje koje se određuje mora da formira određenu definisanu boju čiji je intezitet proporcionalan njenoj koncentraciji.

Osnovni principi kolorimetrije

Kolorimetrijske metode su veoma zastupljene u analizama životne sredine jer se primenjuju na razblažene rastvore kakvi su uglavnom uzorci iz životne sredine. Rasvori obojenih jedinjenja ili kompleksa moraju da imaju osobine koje se pokoravaju Lamber-beer-ovom zakonu. U kolorimetrijskim metodama pri određivanju nepoznate koncentracije ispitivane supstance, upoređujemo boju rastvora neopoznate koncentracije sa bojom rastvora poznate koncentracije, menjajući dužinu propuštanja svetlosti (debljinu sloja) dok rastvori ne postignu podjednak intezitet obojenja. Tada je, logično, apsorpcija ratvora nepoznate koncentracije (A2) jednaka sa apsorpciji rastvora poznate koncentracije (A1):

A1=A2a1l1c1= a2l2c2,

odnosnol1c1= l2c2,

odnosno nepoznata koncentracija c2:

c2=c1l1l2

Oprema

Zrak dnevne svetlosti ili spektralne lampe prolazi kroz dve posudice (1 i 2). Desna posudica (2) napunjena je rastvorom poznate koncentracije tzv. standardni rastvor a leva posudica (1) rastvorom nepoznate koncentracije. Posle prolaza kroz rastvore svetlost prolazi kroz stapiće (3 i 4), a zatim kroz sistem prizmi i okulara u dva različito obojena polja (6) jer je intenzitet apsorpcije svetlosti u rastvorima različit. Da bi polja bila obojena istim intenzitetom potrebno je različito uranjati štapiće u rastvor.

Postoje tri osnovne aparature za kolorimetrijsko određivanje:1. Neslerove epriuvete su se koristile dugi niz godina (Slika). Precizno određivanje koncentracije rastvora u skladu sa Lamber-beer-ovim zakonom podrazumevalo je upotrebu epruveta istih karakteristika (veličine, materijala). Osnovna poteškoća u radu sa Neslerovim epruvetama je to što su razblaženi rastvori nestabilni i potrebno je često praviti nove što dodatno troši vreme i supstance. Drugi nedostatak je što se određivanje koncentracije vrši procenom osobe koja radi određivanje, tako da na određivanje ima i uticaj osetljivost oka.2. Fotolelektrični kolorimetri (fotometri) su električni kolorimetri koji kao izvor svetlosti koriste običnu sijalicu (monohromatski izvor) i fotoeletričnu ćeliju kao senzor. Princip rada fotoelektričnog uređaja prikazan je na slici.Pomoću filtra ili prizme svetlost izvora se pretvara u monohromatsku svetlost koja se propušta kroz ćeliju sa uzorkom i potom se apsorpcija detektuje na fotoeletričnom detektoru.Instrument je podešen tako da pokazuje apsorciju (A) od 100% za "slepu probu" (destilovanu vodu). Nedostatak ove metode je u tome što se za svaku talasnu dužinu mora dobijati drugi filter.3. Spektrofotometri se od fotoeletričnog kolorimentra u načinu dobijanja monohromatske svetlsti. Spektrofotometar koristi ili staklene prizme ili difrakcione rešetke, što omogućava dobijanje monohromatskih svetlosti različitih talasnih dužin u vidljivom delu spektra.

jedinejnje bojaK2Cr2O7 narandžastaK2CrO7 žutoCuSO4 plavo


2.1.3. Ultraljubičasta spektofotometrijaKao i u apsorpcionim metodama u vidljivom delu spekrta, i u UV spektrofotometriji je osnovni princip prelaska atoma u više, eksitirano, stanje usled apsorpcije elektromagnetnog zračenja. Za razliku od vidljive spektrofotometrije, UV spektrofotometrija se koristi uglavnom za kvantitativno određivanje organskih jedinjenja, najčešće aromatičnih jedinjenja kao i orgaskih jedinjenja sa linearnim lancem ali sa serijom dvostrukih veza.

2.1.4. Infracrvena spektrofotometrijaInfracrvena spektrofotometrija je veoma važna metoda kako za kvalitativno tako i za kvantitativno određivanje gasovitih jedinjenja i ima široku upotrenu u određivanju polutanata u životnoj sredini.

Princip IR spekrofotometrije

Atomi i molekuli se nalaze u stanju neprekidnog vibriranja. Način na koji molekuli vibriraju određeno je geometrijom i složenošću samog molekula. Svaki vid vibracije ima svoju frekvenciju. Neke frekvencije vibracija su karakteristične za ceo molekul, dok su druge karakteristične za određene funkcionalne grupe bez obzira na ostatak molekula u kojem se one nalaze što predstavlja osnov IR spektroskopije.


Vibraciona frekcencija se izražava kao:

ν=1λ

Ako se talasne dužine molekulskih vibracja nalaze u IR oblasti elektromagnetog spektra (12500-100 cm -1), tada organski molekuli mogu da apsorbuju zračenje u ovoj oblasti i da apsorbovanu energiju pretvore u vibracionu energiju. Poređenjem inteziteta ulaznog i izlaznog zraka dobija se IR apsorpcioni spektar uzorka (kvalitativna analiza).

Tipovi molekulskih vibracijaPostoje dva tipa molekulsih vibracija:

1. valancione vibracije predstavljaju ritmičko kretanje atoma duž ose hemijske veze, što znači da se dužina veze menja, dok ugao između veza ostaje nepromenjen. Valencione vibracije mogu biti simetrične i nesimetrične.

2. deformacione koje mogu biti: seckanje savijanje klanjanje uvrtanje

SLIKA


IR spektrofotometrija kao kvalitativna metode ima mnogo prednosti (identifikacija karakterističnih funkcionalnih grupa), ali ona ne pruža u potpunosti sve informacije o prisutnom jedinjenju i veoma je često potrebno IR spektrofotometriju kombinovati sa masenom sperktrometrijom, nuklearnom magnetnom rezonancom uli UV spektrofotometrijom.Princip rada IR spektrofotometra, kao kvantitativne metode se ne razlikuje od drugih apsorpcionih metoda. IR spektrometar ima izvor zračenja širokog spektra. Pomoću monohromatora (prizme ili rešetke) izvrši se selekcija zraka željene talasne dužine. Nakon prolaza kroz ćeliju sa uzorkom, detektuje se intezitet propuštene svetlosti, koja je proporcionalna koncentraciji uzorka.

2.1.5. Nedisperzivna infracrvena sprektofotometrijaIR sktrofotometrija se može podeliti na disperzivnu, multipleksnu i nedisperzivnu. Osnovna razlika u među pomenutim metodama je način dobijanja zraka željene talasne dužine. U disperzivnoj IR spektrofotometriji se to vrši pomoći rešetke ili prizme (FTIR).Dok je NDIR-nedispertivna spektrofotometrija jednostavnija jer ne koristi ni jedan od pomenutih načina za dobijanje zračenja željene talasne dužine. Filter koji propušta isključivo zračenje talasne dužine koje je karakteristično za ispitivani gas nalazi se neposredno isped detektora. Naravno intezitet propuštene svetlosti određene talasne dužine proporcionalno je koncentraciji uzorka. IR spektrofptometrija, naročito NDIR koristi se za detekciju izduvnih gasova iz industrije i saobraćaja, kao i drugih gasova koji se nalaze u tragovima u atmosferi.IR spektrofotometrija se takođe koristi za određivanje koncentracije ukupnog organskog ugljenika u malim koncentracijama, pesticida i drugih kompleksnih organskih jedinjenja.Pored određivanja koncentracije jedne komponente u uzroku ova metoda se može koristiti za simultano određivanje sastava višekomponentnetnih sistema. Uslov za ovo je da postoje karakteristične talasne dužine na kojima pojedine komponente sistema apsorbuju bez većih smetnji. Primer za ovaj tip određivanja je smeša ksilena (o-,p- i m-).

2.1.6. Disperzivna IR spektrofotometrija (FTIR )Princip rada instrumenta primenom IR spektroskopije za određivanje ukupnog organskog ugljenika (TOC) u uzorku vode zasniva se na tome da se tečni uzorak injektuje u peć gde voda sagoreva, a organski ugljenih sagoreva do CO 2. Struja vazduha nosi CO2 so IR analizatora.


2.1.7. Atomska apsorbciona spektrofotometrija (AAS)Atomska apsorpciona spektrofotometrija je metoda koja se zasniva određivanju koncentracije nekog elementa u uzorku, merenjem apsorpcije zračenja nastaloj u atomskoj pari, stvorenoj od uzorka, na talasnoj dužini koja je specifična za određivani element. U principu ona se zasniva na merenju broja atoma koji ostaju u nepobuđenom stanju. Plazma elementa koji se određuje sadrži pobuđene i nepobuđene atome. Propuštanjem zraka određene talasne dužine dolazi do apsorpcije nepobuđenih atoma, a intezitet propuštene svetlosti proporcionaln je koncentraciji elementa.Uređaj za atomsku apsopciju se sastoji iz izvora svetlosti određene talasne dužine, plamene ćelije u koji se injektuje uzorak i sistema za merenje intenziteta propuštene svetlosti (monohromator, detektor, i uređaj za zapis). Izvor svetlosti talasne dužine koju apsorbuje ispitivani element se propušta prvo kroz plamen bez uzorka, a potom se u plamen injektuje uzorak. Intezitet propuštene svetlosti je proporcionalan koncentraciji slobodnh nepobuđenih atmoma koji su u znatno većem broju od onih koji se mogu pobuditi plamenom. Metoda je pogodna za određivanje nekih elemenata (Zn, Mg) koji se teško mogu pobuditi plamenom. Medjutim, nedsotaci ove metode je upravo osobina na kojoj se zasniva odnosno da svaki element apsorbuje na određenoj talasnoj dužini, te se za različite elemente moraju koristiti različiti izvori zračenja.

U određivanju polutanata u životnoj sredini atomska apsorpciona spektrofotometrija je našla veliku primenu zbog mogućnosti merenja širokog spektra metala koji mogu da se nađu u životnoj sredini i u veoma niskom koncentracijama.

2. 2. Emisione metodePoznato je da atomi pojedinih hemijskih elemenata emituju svetlost kada im se dovede dovoljna količina energije. Ovo se objašnjava pobuđivanjem perifernih elektrona u atomu, a emitovana svetlost je talasne dužine karakteristične za svaki element ponaosob, što ga čini pogodnim za kvalitativnu hemijsku analizu. S druge strane, intezitet emitovane svetlosti je proporcionalan broju pobuđenih atoma, što ga čini pogodnim za kvantitativno određivanje. Obzirom da se spoljni elektroni metala mnogo laške pobuđuju od spoljašnjih elektrona nemetala, emisione metode su pogodne za analizu metala i njihovih soli.


2.2.1 Atomska emisiona spektrofotometrija-plamena fotometrijaPlamena metoda je metoda koja spada u oblast emsione spektrofotometrije, ali je vrlo slična atomskoj apsorpcionoj spektrofotometriji, jer za pobuđivanje koristi plamen. Plamen, kao izvor energije je veoma koristan kao jednostavan izvor pri rutinskim analizama alkalnih i zemnoalkalnih metala koji imaju male energije pobuđivanja tako da se lako određuju metodama plamene fotometrije. Plameni fotometri su vrlo jednostavni uređaji (Slika). Prinsip rada se zasniva na merenju inteziteta karakteristične emitovane svetlosti, koju emituje rastvor ispitivanog elementa raspršen u obliku magle u gasovitom plamenu. Naime, pomoću plamene ekscitacije spektar se dobija tako što se rastvor metalne soli rasprši u plamen, rastvarač (voda) otpari ostavljaući fino rasprešnu so. So se potom raspada na atome (atomozira se), koji se pod uticajem toplote ekscitiraju što prouzrokuje prelazak valentnih elektrona na više energetske nivoe. Prilikom vraćanja elektrona u osnovno stanje emituje se određena količina energije čija je talasna dužina određena Plank-Einstein-ovomrelacijom:

E=νh=hc/λ

Emitovana svetlost se razlaže preko prizme i na taj način se izoluje monohromatska svetlost željene talasne dužine (npr. natrijum emituje žutu svetlost na 589nm, litijum daje crvenu svetlost na 671nm).Za zagrevanje, odnosno plamen se koriste različita gasovita goriva. Standardni plamen, butanski gas-vazduh može da pobudi samo alkalne i zemnoalkalne metale, dok plamen vodonik-kiseonik može da pobudi preko 40 različitih elemenata.

2.2.2. Turbidimetrija/nefelometrijaNefelometrija i turbidimetrija su metode koje se zasnivaju na pojavi rasipanje svetlosti od strane suspendovanih čestica u ratvoru. Naime, količina čvrstih čestica može da se meri na osnovu propuštanja svetlosti (turbidimetrija) kroz rastvor ili merenjem rasute svetlosti (nefelometrija) od strane suspendovanih čestica. Nefelometrijska merenja se koriste za veoma razblažene suspenzije. Obe mentode se zasnivaju na merenju propuštene svetlosti kroz suspenziju. Medjutim, osnovna razlika u uređijuma ove dve metode je u položaju detektora (Slika). Kod turbidimetra detektor je postavljen u ravni sa izvorom svetlosti mereći na taj način intezitet propuštene svetlosti. Kod nefelometra, detektor se nalazi pod pravim uglom u odnosu na izvor svetlosti, mereći na taj način samo svetlost koja se raspe od strane suspendovanih čestica.

Nefelometrija i turbidimentruja se primenjuju za određivanje sadržaja suspendovanih čestica u otpadnim vodama i uzorcima površinskih voda. Turbidimetrija se takođe koristi za određivanje sumpora i sulfata u životnim namirnicama i vodi.


2.2.3. HemilumiscencijaHemislumiscencija takođe spada u emisione metode, ali se ovoga puta emisija javlja kao posledica hemisjke rekacije. U rekaciji hemilumiscencije se formiraju nestabilni produkti koji se vrlo brzo raspadaju težeći da formiraju stabilnije produkte. Tom prilikm emituje se svetlost:

A+B→C*+D →C+svetlost

Hemilumiscenicija kao analitička metoda ima široku primenu. U oblasti životne sredine koristi se najviše za određivanje NO2 iz izduvnih gasova autombila.rekacija se zasniva ne sledećoj reakciji:

NO+O3→NO2*+O2

NO2*→NO2+hν

Primeri hemilumiscencijeForenzikaSvetleći štapić

Kada difenil oksalat reaguje (oksiduuje se) sa vodonik-peroksidom, formiraju se 2 molekula fenola i jedan molekul cikličnog perkoksida. Peroksid potom reguje sa bojom koja nalazi u štapiću, dajući 2 molekula CO 2. U ovoj reakciji elektron u boji prelazi u ekscitovano stanje Prilikom vraćanja eksicovanog elektrona u osnovno stanje emitje se svetlost.


primer iz prirode:svitac primerimena: forenzika

3. Elektroanalitičke metode

Elektroanalitičke metode predstavljaju važnu podklasu analitičkih metoda gde elektroda služi kao element prenosa signala. Za potrebe analize uzoraka iz životne sredine najviše se koriste prilikom određivanja parametara kvaliteta voda (pH vrednost, određivanje rastvorenog kiseonika i električne provodljivosti). Takođe se mogu upotrebljavati prilikom analize nekih metala u tragovima i nekih kancerogenih materija (N – nitrozo jedinjenja i aromatični amini).

Elektroanalitičke metode funkcionišu na principu uzajamnog dejstva električnih i hemijskih promena. Većina metoda se može svrstati u tri grupe na osnovu osobina analita, prirode matriksa uzorka i zahtevane osetljivosti i selektivnosti, a to su potenciometrija, amperometrija i voltametrija i konduktometrija (Hanrahan i sar, 2004).

3.1. Potenciometrija

Prilikom monitoringa životne sredine potenciometrija se koristi pretežno za merenje pH. Oprema koja se koristi u potenciometrijskim merenjima je jednostavna, jeftina i sastoji se od referentne elektrode, indikatorske elektrode i uređaja za merenje potencijala. Referentna elektroda u idealnim uslovima ima stalan, poznat i dovoljno intezivan potencijal. U praksi ona takođe mora biti rigidna, jednostavna za upotrebu i mora ostvarivati konstantan potencijal čak i kad u ćeliji nema struje. Indikatorska elektroda bi trebalo da reaguje brzo i tačno na promenu aktivnosti analiziranih jona (Skoog i sar, 2007). Prilikom potenciometrijske analize pH u vodi kao referentna elektroda se koristi kalomelova, a kao indikatorska koristi se membranska elektroda. Kalomelova elektroda (Slika) se koristi prilikom oksido-redukcionih merenja i u većini drugih elektrohemijskih analiza zbog svoje jednostavne upotrebe. Elektroda sadrži živu koja je u kontaktu sa svojom slabo rastvornom soli Hg2Cl2 (kalomel), koja je u kontaktu sa rastvorom kalijum-hlorida (KCl). Rastvor KCl je povezan sa uzorkom preko "fitilja". Na elektrodi se dešava reakcija :

2Hg + 2Cl- Hg2Cl2 + 2e-

Potencijal ove elektrode zavisi od koncentracije KCl i na osnovu toga se deli na tri tipa: normalna (1,0 N), 0,1 N i zasićena. Najčešće se koristi zasićena kalomelova elektroda (SCE) (Skoog i sar, 2007, knjiga).


Slika : Šema kalomelove referentne elektrode

Membranske elektrode se dele na kristalne i nekristalne. Prilikom merenja pH koristi se staklena elektroda koja spada u nekristalne. Staklena elektroda je konstruisana slično kao i referentna kalomelova, osim što umesto rastvora KCl sadrži rastvor hlorovodonične kiseline (HCl) tačno određene koncentracije i nema "fitilj" za direktnu električnu vezu sa analitom, već "osetljivu oblast". Prilikom merenja pH povezuje se sa referentnom elektrodom (Slika 2). Ovako konstruisan pH-metar meri pH vrednost u opsegu od 2 do 9 (Skoog i sar, 2007, knjiga).

Slika 2: Sistem staklene i kalomelove elektrode za merenje pHMerenje potencijala indikatorske elektrode svodi se na merenje elektromotorne sile (EMS) sprega:

indikatorska elektroda /ispitivan rastvor/ referentna elektroda

Potencijal indikatorske elektrode zavisi koncentracije, ili preciznije, aktivnosti H+ jona u odnosu na aktivnost H+ jona u rastvoru elektrolita unutar elektrode. Na osnovu izmerenog potencijala indikatorske elektrode pH se izračunava:

pH=−Es0,59

gde Es predtavlja potencijal staklene elektrode (Laboratorijski priručnik, 2009). Potenciometrija se kod in situ monitoringa može se koristiti i za određivanje pCO2 i pS2- (Hanrahan i sar,

2004).


veba ODREĐIVANJE pH

3.2. Voltametrija

Kod ove metode koriste se radna i referentna elektroda. Potencijal između njih izaziva oksidaciju ili redukciju elektroaktivnih vrsta. Primenjeni potencijal ovde služi kao pokretačka sila za oksido - redukcionu reakciju. Količina transferovanih elektrona je drektno proporcionalna koncentraciji analita. Najbolji primer je upotreba Klarkove elektrode koja se koristi za merenje koncentracije rastvorenog kiseonika u vodama i pornoj vodi sedimenta ( Slika 4).

Slika: Šema elektrode za određivanje rastvorenog kiseonika

Instrument specifično dizajniran za analizu rastvorenog kiseonika dostupan je već neko vreme, i koristi se veoma često, ne samo za monitoring životne sredine i procenu kvaliteta voda, već i za kontrolu stepena aeracije prilikom biološkog tretmana voda. Instrumenti sa ovakvim sondama daju pouzdane rezultate.Ova elektroda je dizajnirana tako da inertni metal, koji može biti platina ili zlato, predstavlja katodu, a srebro predstavlja anodu. Povezane su rastvorom KCl. Ćelija je odvojena od uzorka gas - propustljivom membranom, napravljenom od polietilena ili teflona. Membrana štiti katodu i anodu od kontaminacije i oštećenja. Kada se primeni potencijal od oko 0,5 do 0,8 V, kiseonik koji je prošao kroz membranu se redukuje na katodi, što izaziva protok struje. Jačina proizvedene struje je proporcionalna koncentraciji kiseonika u uzorku.Postoji i druga vrsta ovakve elektrode koja je bazirana na katodi od olova umesto inertnog metala. Ona u kombinaciji sa srebrnom anodom čini galvansku ćeliju koja ima dovoljan potencijal da redukuje kiseonik bez spoljnjeg izvora energije (Hanrahan i sar, 2004, knjiga).

3.3. Konduktometrija

Provodljivost, κ, je električno svojstvo vode. Voda i vodeni rastvori, u zavisnosti od koncentracije jona, mogu da provode struju. Provodljivost zavisi od jona elektrolita prisutnih u vodi (joni Na+, K+, Cl-, NO3

-, SO4- i drugi), od

njihove koncentracije, pokretljivosti i naelektrisanja, kao i od temperature na kojoj se određuje provodljivost. Električna provodljivost pokazuje stepen zagađenja vode neorganskim solima. Konduktometrija služi za merenje električne provodljivosti. Kod pijaće vode se kreće oko 0.05 i 0.5 mS/cm. Iako spada u nespecifične metode, konduktometrija je jednostavna i zbog toga ima veoma široku primenu. Koncentracija naelektrisanja se dobija


merenjem otpora u rastvoru koji se nalazi između dve nepokretne, hemijski inertne elektrode ili automatski, pomoću konduktometra (Slika), koji se sastoji iz sonde za direktno merenje provodljivosti.

Slika: Konduktometar

U SI sistemu jedinica provodljivost se izražava u simensima (S). Recipročna veličina je otpornost, R, čija jedinica je Om (Ω). Obično se meri specifična provodljivost, κs, koja se izražava u μS/cm. Provodljivost, κ, je obrnuto proporcionalna otpornosti, R:

κ= 1R

Postoje dva tipa konduktometrijskih senzora: kontaktni (elektrode) i induktivni senzori. Senzori sa elektrodama mogu imati dve, tri ili čak četiri elektrode od inertnih metala. Prednosti ovog tipa senzora su širok opseg, niska cena, osetljivost i širok linearni opseg. Kod induktivnih senzora ulaz i izlaz strujnog kola nisu u kontaktu sa uzorkom vode, što smanjuje mogućnost kontaminacije. Ipak može doći do gubljenja i mešanja signala. Prilikom poređenja ova dva tipa može se reći da je senzor sa elektrodama manji, lakši za proizvodnju i primenu i ima nižu cenu, pa se zbog toga češće koristi (Banna i sar, 2014).

4. Hromatografske metode analizeHromatografija je analitička (kvalitativna i kvantitativna) metoda koja se zasniva na raspodeli komponenti neke smeše na osnov njihovog afiniteta vezivanja za određenu fizičku fazu. Na primer, razdavajanje CO 2 od CH4 se zasniva a njihovoj različitoj ratsvorljivosti u vodi. Naime, ukoliko se smeša ova dva gasa dovede u kontakt sa vodom, CO2 će više rastvoriti u vodi od CH4. Hromatografija se upravo zasniva na ovom principu. Separacija komponenata u smeši se odvija između dve faze: pokretne faze koja može biti u tečnom ili gasovitom stanju i stacionarne faze koja može biti tečna ili čvsta (Slika).


Podela hromatografije vrši se prema agregatnom stanju mobilne i stacionarne faze, tako da imamo 4 osnovna tipa hromatografije:

Agregatno stanje mobilne faze Agregatno stanje stacionarne faze

Gasno

gasna hromatohrafija (GC)

1Tečno

Gasno-tečna hromatografija (GLC)

2Čvrsto

Gasno-čvrsta hromatografija (GSC)

Tečno

tečna hromatografija (LC)

3Tečno

Tečno-tečna hromatografija (LLC)

4Čvrsto

Tečno-čvrts hromatografija (LSC)

Dalja podela može da se izvrši na osnovu fizičko-hemijskih osobina koje se dešavaju u samoj koloni (apsorpcija, rastvorljivost, isparljivost, jonska izmena)

4.1. Gasna hromatografija (GC)GC se zasniva na raspodeli komponenata između tečne i gasovite faze određena, s jedne strane, rastvorljivošću u tečnoj fazi, a s druge, njihovom isparljivošću. Isparljivost komponenti zavisi od njihovog napona pare i aktivnosti. Gasna hromatografija je našla široku primenu pri određivanju polutana u životnoj sredini. Instrument koji radi na principu gasne hromatografije naziva se gasni hromatograf (Slika).


Osnovne komponenete gasnog hromatografa su: 1. gasni cilinder sa redukscionim ventilom, 2. regulator konstantnog pritiska, 3. mesto za injektovanje uzorka, 4. hromatografska kolona, 5. detektor i uređaj za zapisivanje rezultata.

Gasni cilindar sadrži gas nosač (H2, He, N2) koji se potiskuje u kolonu preko stacionarne faze pri određenoj brzini i temperaturi. Uzorak se preko komore za unošenje uzorka rasprskava i na taj način prelazi u gasnu fazu, a smeša gasova u struji gasa nosača uvodi se u kolonu. Brzina prolaza gasova preko stacionarne faze je različita, tako da oni iz kolone izlaze razvojeno. Vreme koje gas provede u koloni se naziva retenciono vreme i ono je karakteristično za gas ponaosob ili za grupu gasova. Tipičan izgled jednog hromatograma dat je na slici:

Gasna hromatografij

a

Manometar za merenje pritiska gasa u boci

Redukcioni ventil

Manometar za merenje pritiska gasa nakon redukcije Regulacija

protoka gasa nosača

Termostat (do 400 °C)

Hromatografska kolona

Detektor

Pojačavač el. signala

Pisač

Integrator


Dakle, retenciono vreme služi da kvalitativnu analizu, dok je površina ispod pika proporcionalna koncentraciji ispitivanog gasa. Hromatografska kolona su uglavnom staklene ili metalne cevi dužine od 1 do 10m, prečnika od 3 do 6mm. Stacionarna faza može biti čvrsta ili tečna (silikonsko ulje ili politetilen glikol). Velika rezulucija pikova se može postići tzv. kapilarnim kolonama koje imaju prečnik od 0.2 do 0.4mm i dugačke su od 20-30m. Ovaj tip kolona se mnogo koristi u analizama polutanata.

4.2. Hromatografija visoke moći razlaganja (HPLC)U poseldnje vreme veliku primenu ima tečna hromatografija visoke moći razlaganja (high performance liquid chromatography-HPLC). HPLC je korisna za razdvajanje komponenti koje ne mogu da isparavaju ili su termički nestabilne, što ujedno i proširuje opseg jedinjenja koja se mogu detektovati u odnosu na GC. Komponente koje se mogu detektovati su amino-kisleine, proteini, nukleinske kiseline, masne kiseline, ugljenihidrati, fenoli i dr. HPLC se zasniva na pojavi apsorpcije. Tipični elementi HPLC uređaja prikazani su na slici


Mobilna faza se uvodi u kolonu pod pritiskom od 400 atm. Uzorak se preko komore za injektovanje uzorka rasprskava i zajedno sa mobilnom fazom ulazi u kolonu gde se na bazi različite apsorpcije vrši razdvajanje komponenata smeše. Detekcitor se nalazi na izlazu kolone i slično kao kod GC neku fizičko-hemisjku promenu pretvara u električni signal. Tečnu, mobilnu, fazu mogu da čine različiti rastvarači, od onih sa visokim polaritetom, kao što su voda i metanol, do onih koji imaju veoma malu polarnost (heksan).Kolone kod HPLC su znatno kraće u odnosu na GC, i njihova dužina se kreće od 10 do 30cm, dijametra od 4 mm. Staciorna faza je najčešće silika gel veličine čestica od 3 do 10µm. Silika gel se presvlači organskim jedinjenjem određenih karakteristikau zavisnosti od komponenti koje se razdvajaju.

DETEKCIJA

U hromatografiji se koriste različiti detektori. Svaki od njih se zasniva na merenju neke fizičko-hemijske promene gasa koji se određuje. Promena se konvertuje u električni signal i detektuje.Neki od detektora detektuju razlike u provodljivodi temperature gasa koji izlazi iz kolone. Zagrejana žica se nalazi ispred kolone i preko nje prolaze gasovi. Naime, svaki gas koji prolazi kroz kolonu ima različitu toplotnu provodljivost odnosno sposobnost da promeni temperaturu zagrejane žice. Promena temperature žice je veličina koja se meri, pretvara i električni signa i detektuje.Drugi tip detektora je našao veliku primenu, a naziva se plameno-jonizacioni detektor (flame ionisation detector-FID). Veoma je osetljiv na organska jedinjenja, a pri tome ne detektuje vodenu paru, takoda se uzorak može direktno koristiti bez prethodnih priprema. Naime, kada se spale u plamenu organska jedinjenja se jonizuju. U zavisnosti od koncentracije uzorka, nastaje više ili manje jona, tako da FID detektuje promene u naelektrisanju. Izgled i princip rada FI Detektora dat je na slici.


FID se sastoji od dve elektrode, između kojih gori kiseonično-vodonični plamen. Između elektroda priključenih na jednosmerni napon (200-300 V) protiče slaba električna struja zbog prisustva male količine jona u plamenu. U gorivu smešu stalno se uvodi noseći gas iz kolone. Kada u plamen s nosećim gasom dospe neko organsko jedinjenje, ono naglo sagoreva u višku kiseonika, pri čemu se stvori veliki broj jona i struja između elektroda naglo poraste. Odgovor detektora proporcionalan je broju neoksidisanih ugljenikovih atoma, što znači da se detektor može primeniti za detektovanje gotovo svih organskih jedinjenja, pri čemu je za kvantitativan rad potrebna kalibracija uz standarde. Neorganski gasovi, voda, ugljendisulfid i ugljeniksisulfid ne izazivaju odgovor detektora, tako da je ugljendisulfid pogodan kao rastvarač za unošenje uzorka u kolonu.


5. Druge instrumentalne metodePored već navedenih metoda koje se koriste za detekciju polutanata u životnoj sredini, vredno je napomenuti još neke koje takođe imaju veliki značaj s obzirom na kompleksnost određivanja i veliki broj polutanata u životnoj sredini

5.1. Masena sprektometrija (MS)MS metoda se zasniva na principu merenja mase jona uzoraka, odnosno odnosa mase i nalektrisanja (m/e). Naime maseni spretometar je instrument u kojem se uzorak jonizuje, a obrazovani joni razdvajaju sejstvom magnetnog polja i registruju prema svojoj masi. Šematski prikaz principa rada masenog sprektrometra dat je na slici.Osnovni delovi masenog spektrometra su:1.sistem za uonšenje uzorka2. jonski izvor-jonska komora3. magnetni analizator4. detektor

U sistemu za unšoenje uzorka vrši se isparavanje uzorka kako bi se svi prisutni molekuli preveli u gasovito stanje. Gasoviti molekuli se potom izlažu elektronskom bombardovanju u jonskom izvoru što prouzrokuje stvaranje jona. Razdvajanje ovih jona na osnovu odnosa mase i naelektrisanja vrši se u promenljivom magnetnom polju, tako da svakoj vrednosti magnetnog polja odgovara određena jonska vrsta okarakterisana odnosnom m/e.

Postoji više vrta detektora, ali najširu primenu ima fotomultiplikator. Pozitivni jon sa visokim sadržajem energije (znači i velikom brzinom) udara o metalnu površinu katode i prouzrkouje emitovanje izvesnog broja sekundarnih elektrona. Između katode i sledeće elektrode (takozvane dinode) D1 postoji naponska razlika pod dejstvom koje emitovani elektroni bivaju ubrzani i udaraju o površinu dinode. Kao rezultat, opet se emituje izvestan broj eletrona, ovog puta daleko veći nego u prvom sudaru sa katodom. Svi ovi eletroni bivaju ponovo ubrzani, jer postoji potencijalna razlika između svakog narednog para dinoda. Proces izbijanja novih elektrona se tako nastavlja kroz ceo niz dinoda kojih može biti desetak i više. Rezultat je stalno uvećanje broja elektrona, takozvani efekat lavine. Konačno, svi ovi ellektroni stižu doposlednje elektrode, anode A, na kojoj proizvode električni impuls. Na ovaj način se može dobiti merljivi signal na anodi za svaki pozitivan jon koji stuže na katodu. Veličina ovog signala proporcionalna je broju jona koji udaraju o katodu.


Šematski prikaz fotomultiplikatora

MS se najčešće se koristi u kombinaciji sa nekom drugom metodom kao što je gasna hromatografija (GC/MS) ili HPLC (LC/MS). Ovako kombinovanje više instrumentalnih metoda omogućava detekciju velikog broja polutanata u vazduhu, vodi i zemljištu.

5.2. GC/MSPo svojim osobinama GC i MS se idealno se dopunjuju jer prvi ima sposobnost dobrog razdvajanja komponenti neke smeše (na osnovu vremena zadržavanja), a drugi, pak ima ogućnost detekcije razdvojenih komponenti. Tako da u ovoj kombinaciji maseni sprektometar služi kao detektor gasne hromatografije.

5.3. Nuklearna magnetna rezonanca (NMR)NMR se zasniva na činjenici da većina jezgra poseduje svoja magnetna polja, koja iako male jačine, mogu da pod sejstvom spoljanjeg manetnog zauzmu specifične orijentacije određene potencijalne energije.

Documents

Monitoring kvaliteta životne sredineke metode... · Web viewZnačaj analitičke hemije za monitoring životne sredine je višestruk. Pravilno izabrana metoda obezbeđuje pouzdane