- •Практикум з біогеохімії для екологів Навчальний посібник
- •Передмова
- •Частина і. Теоретичні основи експерименту в біогеохімії Розділ 1. Техніка лабораторної роботи
- •Посуд і обладнання
- •Види скла лабораторного призначення
- •Правила безпеки при роботі зі склом
- •Хімічний посуд
- •Основні операції і прийоми лабораторної роботи
- •Температурний режим
- •Осушення й осушувані
- •Фільтрування
- •1.2.4. Прожарювання
- •Методи поділу й очищення
- •Перекристалізація
- •Сублімація
- •Екстракція
- •Перегонка
- •Відомі класифікації методів аналізу
- •Хімічні методи аналізу
- •Якісний аналіз
- •Кількісний аналіз
- •Основи гравіметрії
- •Об’ємний аналіз
- •Фізичні методи аналізу
- •Активаційний аналіз
- •Спектральний аналіз
- •Метод ядерного магнітного резонансу (ямр)
- •Люмінесцентний аналіз
- •Радіометричний аналіз
- •Фізико-хімічні методи аналізу
- •Електрохімічні методи
- •Спектрофотометричний аналіз
- •Хроматографічний аналіз
- •Фотохімічний аналіз
- •Калориметрія
- •Біологічні методи аналізу
- •Біоіндикація
- •Біотестування
- •Математичні методи
- •Частина II. Практичні і лабораторні роботи Розділ 1. Біогеохімічне випробування
- •Правила техніки безпеки в хімічній лабораторії
- •Похибки вимірювань
- •Відбір проб компонентів біосфери
- •Відбір проб атмосферного повітря
- •Відбір проб ґрунту і мулів
- •Відбір проб води
- •Відбір проб завислої речовини
- •Відбір проб рослин
- •Відбір проб біосубстратів інших видів
- •1.4. Пробопідготовка живої речовини до аналізу
- •Загальні положення про хімічний склад літосфери і
- •Практична робота.
- •Біосистемах
- •Аналітичний контроль біогенних елементів
- •Лабораторна робота.
- •Лабораторна робота.
- •Якісний нон чи реактив
- •Лабораторна робота.
- •Розділ 3. Дослідження компонентів біосфери в біогеохімії
- •Педосфера
- •Лабораторна робота.
- •Лабораторна робота.
- •Лабораторна робота.
- •Лабораторна робота.
- •Лабораторна робота.
- •IIі (гідролітічноїкислотності) /иМе(сн3соо)2
- •Лабораторна робота.
- •Лабораторна робота.
- •Лабораторна робота.
- •Практична робота.
- •Гідросфера
- •Лабораторна робота.
- •Лабораторна робота.
- •Лабораторна робота.
- •Лабораторна робота.
- •Лабораторна робота.
- •Лабораторна робота.
- •Лабораторна робота.
- •До токсичності 802
- •Лабораторна робота.
- •Лабораторна робота.
- •Лабораторна робота.
- •Жива речовина
- •Лабораторна робота.
- •Синє забарвлення комплексних адсорбційних сполук іоду.
- •(Розчин)
- •Приготов-
- •Практична робота.
- •Лабораторна робота.
- •Лабораторна робота.
- •Практична робота.
- •Біоіндикація
- •Лабораторна робота.
- •Лабораторна робота.
- •Лабораторна робота.
- •Додатки
- •Кларки деяких хімічних елементів в літосфері і ґрунті (за даними о. II. Виноградова)
- •Коефіцієнти переведення рН ацетатної витяжки ґрунту в одиниці гідролітичної кислотності (за г. О. Білявським і л. І. Бутченко)
- •Література
- •Типи і ступені засоленості ґрунтів залежно від концентрації солей (за н. І. Базилевич, є. І. Пайковою)
Фізичні методи аналізу
Фізичними методами називаються методи виявлення і кількісної оцінки вмісту хімічних елементів або речовин в об’єктах біосфери при вивченні фізичних властивостей речовини, виміру фізичних параметрів і встановлення співвідношення між ними і вмістом визначуваного компонента. До фізичних методів аналізу відносяться прийоми виявлення хімічних елементів і сполук за такими ознаками як:
встановлені фізичні параметри — густина, температура кипіння і плавлення;
їх зовнішні фізичні властивості: агрегатний стан, аморфність, кристалічність, змочування, крихкість, твердість, в’язкість, ламкість, колір, наявність блиску;
зміни магнітних, електричних, теплових, оптичних, кріоскопічних, ебуліоскопічних властивостей, кінетичних ізотопних ефектів, виміру дипольних моментів, показників заломлення або фіксування спектру електромагнітних випромінювань.
Мас-спектрометрія
Одним із сучасних і точних методів аналізу, широко застосовуваному у біогеохімії, нафтохімії, геології, біології, при аналізі забруднень навколишнього середовища, є мас-спектрометричний метод. Мас-спектрометрія дозволяє встановити точну молекулярну масу, елементний і ізотопний склад досліджуваних речовин, якісний і кількісний аналіз складних органічних сполук, кристалів, мінералів. Цим методом здійснюється структурний аналіз біологічно важливих речовин, напр., білків, полісахаридів,
иуклеозидів, що входять до складу «живої речовини». Методом лазерної мас-спектрометрії встановлюють елементний склад зернових культур і продуктів їхньої переробки (клейковини, висівок тощо).
Сутність методу полягає у визначенні відношення маси йона
т ... ......
до його заряду —, відносної кількості ионів і їх поділу у магнітному
г
полі. Утворення йонів відбувається за рахунок йонізації досліджуваного зразка різними способами - електронним ударом з утворенням катіонів-радикалів; хімічною йонізацією, з утворенням протонованих молекулярних (МН)+ або кластерных йонів (МС Н )+ у високому вакуумі. Сукупність отриманих відношень т/г і відносних величин струмів уламкових йонів представляються у вигляді мас-спектра молекулярного йона і його фрагментів.
Розрізняють мас-спектрометри з електричною реєстрацією попів і мас-спектрографи, у яких здійснюється фотореєстрація. Мас-спектрометри - це складні прилади з електронним джерелом,
11 а грівальним елементом, розділовим пристроєм йонів у магнітному полі, спеціальною системою вакуум-відкачування, які постачені пристроєм керування і обробки даних.
Цей метод відноситься до аналітичних методів з високою чутливістю і ізотопним поділом елементів для проби зразка 0,1 — мг(!). На реєстрованому мас-спектрі молекулярний пік являє гобою смугу з найбільшим масовим числом і вказує точну молекулярну масу досліджуваної речовини. Інтенсивність піка пі нежить від її стабільності. Для алканів, спиртів, карбонових і п слот його інтенсивність є малою і зменшується з розгалуженням 'ілпцюга, натомість, для ациклічних і ароматичних сполук, монокулярний пік яких стабілізований, його интенсивність є максимальною.
Прикладом використання мас-спектрометрії в біогеохімічних и м и ідженнях є реєстрація цим методом фітотоксичних нітрофено- м іи у рослинах, (рис. 2.1, за Р. Соніассі):
Аналіз мас-спектрів зводиться до розгляду схем фрагментації молекулярного йона, що йде завжди по енергетично вигідному іпилху, і встановленню структури молекули. Різновидом масної,трометрії є хромато-мас-спектрометрія, що дозволяє крім
структури визначати кількісні співвідношення за інтенсивністю піків; метод ізотопного розведення - спосіб визначення концентрації елементів з гранично високою чутливістю 10 12 - 1016 гі низькою похибкою 0,1 - 0,5 % . Останнім часом ці методи широко використовуються в біогеохімії, геохімії, ізотопній геохронології, агрохімії й аналітиці. Мас-спектрометрією визначають вміст у ґрунті надтоксичної речовини діоксину при концентрації 10'6мг/кг.
Л
£->
О
•
т-Н
Я
я
я
о
Я
Ф
н
я
■І—І
я
я
о
о
ч
0
109
/
139
172
іі-Д.
і
65
298
'ч
209
/
253
V
Ч.
т
100
150
200
250
Маса/заряд
Рис. 2.1. Мас-спектр екстракту листя і сканування нітрофенолу {тп/г 139).
Запитання для контролю знань
Які види реєстрації фрагментарних йонів вам відомі?
Чи можна використовувати мас-спектрометрію для екологічного контролю?
Від чого залежить інтенсивність молекулярного йона в масс-спектрометричному методі?
Що дозволяє встановити мас-спектрометрія?
Чи можна визначити в мас-спектрі ізотопи одного й того ж елемента?
