Turbidimetrische bepaling

Turbidimetrische bepaling
Toelichting
Bij turbidimetrische bepalingen meten we spectrofotometrisch de mate van troebeling in een
oplossing. Deze troebeling veroorzaakt lichtverstrooiing ("scatter") waardoor er een
schijnbare lichtabsorptie plaats vindt. Doordat het invallende licht wordt verstrooid, valt er
minder licht op de detector wat hetzelfde effect heeft als lichtabsorptie bij extinctiemetingen.
Deze techniek wordt ook wel toegepast om spectrofotometrisch de celdichtheid of dichtheid
aan micro-organismen in oplossingen te bepalen. Vandaar dat deze proef in deze serie is
opgenomen.
Inleiding
Deeltjes in oplossing zijn in staat licht te verstrooien. Er komen vrijwel altijd kleine deeltjes,
zoals stofdeeltjes in oplossing voor. Ook reflecties op de grensvlakken van de meetcel geven
aanleiding tot lichtverstrooiing.
Lichtverstrooiing (scatter) ervaren we meestal als een vervelende bijkomstigheid.
Er zijn echter een drietal spectrofotometrische methoden waarbij juist naar die
lichtverstrooiing door deeltjes in oplossing wordt gekeken:
1.
Raman spectra (hier zullen wij niet op in gaan)
2.
Nefelometrie
3.
Turbidimetrie
Nefelometrie en turbidimetrie kunnen worden toegepast op
oplossingen waarin zich deeltjes bevinden, zoals
1.
colloïdale oplossingen
2.
suspensies
3.
emulsies
Colloïdale oplossingen zijn oplossingen met deeltjes die vrij groot zijn maar niet met het blote
oog zichtbaar. Hieronder vallen bijv. oplossingen van zetmeel, eiwit, DNA e.d. I.h.a. dus
macromoleculaire oplossingen. oplossingen van moleculen van "gewone" afmetingen en van
ionen noemt men "ware oplossingen". Zij vertonen het verschijnsel van lichtverstrooiing niet
(bijv. opl. van suiker en zout). Kijk je loodrecht op het invallende licht op deze colloïdale
oplossing tegen een donkere achtergrond, dan zie je allerlei kleine lichtpuntjes bewegen
(Brownse beweging). Dit is licht afkomstig van de kleine deeltjes die het licht verstrooien.
Dit noemt men het Tyndall effect Vaak bekijkt men zo'n oplossing onder de microscoop.
Een zelfde effect kun je zien als zonlicht onder een bepaalde hoek op de stofdeeltjes in de
lucht van een kamer of lokaal valt.
Colloïdale oplossingen zijn in feite vrij ingewikkeld als je bestudeert waarom ze een tijdje
stabiel blijven.
Al dit soort oplossingen is echter gedoemd na korte of langere tijd ten onder te gaan (zoals
bijv. melk in de koelkast).
Suspensies zijn "oplossingen" van groffe deeltjes die je met het blote oog soms kunt
waarnemen (bijv. klei in water)
Zonder voortdurend schudden zakt een suspensie onmiddellijk uit.
Dergelijke mengsels ontstaan ook als bijv. bloedcellen of cellen van micro-organismen in
oplossing worden gebracht. Zijn ze naar de "bodem" gezakt van de oplossing en breng je ze
door schudden weer in "oplossing" dan spreekt men wel van "resus-penderen".
Emulsies zijn mengsels van twee niet mengbare vloeistoffen. ook hier geldt, dat zonder
intensief schudden en/ of toevoeging van een emulgator er onmiddellijk ontmenging plaats
vindt.
Aan bovengenoemde "oplossingen" kunnen we dus lichtverstrooiing meten op twee manieren:
nefelometrie
-
turbidimetrie.
Curvet
Lichtbron
Fotocel A
Fotocel B
Bij turbidimetrie wordt get doorgelaten licht gemeten door fotocel A
Bij nefelometrie wordt het verstrooide licht gemeten door fotocel B
De gemeten waarden zijn (onder andere afhankelijk van deeltjesgrootte en concentratie.
Bij een concentratiebepaling moten altijd tegelijkertijd een aantal standaardoplossinengen
worden gemeten, die op precies dezelfde wijze zijn behandeld als de monsters.
Net als bij spectrofotometrische bepalingen dienen de oplossingen niet al te geconcentreerd te
zijn om een lineaire ijklijn te verkrijgen.
De deeltjes die in onderstaande proef het licht moeten gaan verstrooien zijn bariumsulfaat
deeltjes (zoals je weet is deze stof vrijwel onoplosbaar). Normaliter zouden deze deeltjes
onmiddellijk uitzakken naar de bodem, daarom maken we de dichtheid van het medium (het
oplosmiddel) wat groter door glycerol toe te voegen. De deeltjes blijven zo (hopelijk) zweven.
Dit hangt ook af van de snelheid waarmee ze zijn gevormd: hoe sneller des te groffer worden
de deeltjes. Ook geldt, dat des te langer een dergelijke oplossing staat, des te groter de
deeltjes worden (veroudering). Dit kan ook worden bevorderd door de oplossing te
verwarmen.
Reagentia
1.
2.
3.
4.
5.
6.
bidest
absolute ethanol
glycerol (= glycerine = propaantriol)
4 M (4 N) salpeterzuur
bariumchloride.2aq (p.a.)
anmoniumsulfaat
EG
meng 250 ml (2)
82 ml (3)
EGW
meng 200 ml EG
250 ml (1) 20 ml (4)
na afkoelen aanvullen tot 500 ml
Bariumchloride
meng 1,00 g (5)
60 ml (1)
40 ml EG
2-uur schudden (op schudapparaat)
beperkt houdbaar (zie opm. in Inleiding)
Monster
maak een oplossing in EGW die ongeveer 1 mg sulfaat/ml bevat (bij twijfel: serie
verdunningen)
Standaard
1 mg sulfaat per ml EGW opl.
Uitvoering
pipetteer-schema (in ml):
monster
monster
EGW
BaC17
0,5
0,5
5,0
ijklijn
standaard
EGW
BaC12
Elk buisje bevat in totaal dus 6 ml
Meng goed (bijv. op een Vortex mixer) en laat 15 min. staan.
Meng opnieuw en meet de extinctie bij 650 nm.
Maak een ijklijn en bepaal de sulfaatconc. van het monster.
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0
5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0
Toelichting bij de uitvoering:
standaardopl. 1 mg sulfaat/ml (dus 100 mg in 100 ml)
berekening 100 mg sulfaat:
afwegen: F * Wzout * 100mg/Msulfaat = ………mg
Voor bijv. ammoniumsulfaat (F.W. 132,14) wordt dat:
132,14/96 * 100 mg = 137,5 mg afwegen
(per mol stof is er hier 1 mol sulfaat)
Stel, je hebt afgewogen: 0,1377 g amm. zout;
opgelost in een 100 ml maatkolf.
Hoe gaat dan de berekening verder?
Sulfaatconc = (afgew. in mg.* Msulfaat) / (Mafgewogen stof * volume)
Conclusie:
Sulfaat conc.
de concentratie in de oorspronkelijke oplossing
Uiteraard moet jij e.e.a. invullen met jouw eigen getallen en waarden.
Bespreking:
1.
2.
3.
4.
5.
is de ijklijn recht? door 0,0 ?
verschil duplo’s?
klopt de waarde met de verwachting?
stabiliteit oplossingen?
oplossingen te troebel?