Инструментальные методы анализа – главная инструментальная база контроля качества продукции и мониторинга состояния агросистем и объек

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

« ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ »

 

Факультет агрохимии, почвоведения и экологии

 

Специальность 110102

 

 

 

Реферат:

Инструментальные  методы анализа – главная инструментальная база контроля качества продукции и мониторинга состояния агросистем и объектов окружающей среды.

 

                                                  

 

 

                                                                                        Исполнитель                  студент 24 группы

                                                                                              Майданюк Г.А.

 

                                                                                         Руководитель                 Трубина Н.К.

 

                                                   

 

 

 

Омск 2011

 

Оглавление

Классификация 3

Общее описание физико-химических методов анализа 4

1.Оптические методы: 5

Рефрактометрический и поляриметрический методы 5

Рефрактометрия 5

Поляриметрический анализ 5

Фотоколориметрический метод 5

Люминесцентный метод 6

Определения вида мяса 6

Исследование фарша 6

Исследование жиров и масел 6

Исследования меда 7

Определение доброкачественных овощей 7

Метод атомно-абсорбционной спектроскопии 8

Атомно-эмиссионный метод анализа с использованием индуктивно связанной аргоновой плазмы 8

Нейтронно-активационный метод анализа растений 9

Перспективные спектроскопические методы: 9

Анализ по инфракрасным спектрам отражения 9

Рентгенофлуоресцентный анализ 10

2.Электрохимические методы 10

Кондуктометрические методы 10

Ионометрические методы анализа 11

Библиографический список 12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Инструментальные методы анализа — количественные аналитические методы, для выполнения которых требуется электрохимическая оптическая, радиохимическая и иная аппаратура.

Классификация

В зависимости от используемых свойств  различают следующие группы физико-химических методов:

• Оптические методы, основанные на исследовании оптических свойств анализируемых систем, - фотометрические (колориметриметрия, фотоколориметрия, нефелометрия, турбидиметрия и др.);
• Электрохимические методы, онованные на исследовании электрохимических свойств анализируемых систем, - электролитический, кондуктометрический, потенциометрический, полярографические (полярография, инверсионная хронопотенциометрия, амперметрическое титрование и др.);
• Методы основанные на исследовании других физических свойств анализируемых систем, - масс-спектрометрический, термометрический, радиохимический, электронного парамагнитного резонанса, ядерного магнитного резонанса и др.;
• Физико-химические методы разделения и концентрирования – экстракция, ионнный обмен, хроматография, диализ, электрофорез и др.

 

 

 

Общее описание физико-химических методов анализа

Физико-химические методы анализа  позволяют в производственных условиях автоматически контролировать и  регулировать процессы. Такой контроль обеспечивает непрерывное наблюдение за производством и автоматическую запись результатов наблюдений. В качестве контролирующих приборов применяют различные автоматические анализаторы.

В сельском хозяйстве автоматическое регулирование  широко используют при гидропонном выращивании сельскохозяйственных культур и в различных биотехнологиях.

Кроме того, некоторые физико-химические методы позволяют изучать состав, строение, свойства почв и растений без каких  либо химических операций. Существуют ионоселективные электроды. Такие электроды можно погрузить в почву или ввести в растение непосредственно в поле и постоянно или периодически снимать показания как визуально, так и в автоматическом режиме. Метод инфракрасной спектроскопии дает подробную характеристику важнейших атомных групп и химических связей в неизменном образце почв или биообъектов. Возможность работать с ненарушенными образцами имеет значение по двум причинам. Во-первых, при помощи этого приема мы получаем информацию об истинном состоянии почвы или растения и их компонентов, тогда как при химическом анализе мы составляем лишь предположительное заключение об объекте на основе данных о составе растворов. Во-вторых, именно такие методы позволяют осуществлять дистанционные измерения как при помощи постоянно погруженных в почву датчиков, так и путем измерения спектров отражения почв и растений при помощи приборов, установленных на самолётах или искусственных спутниках. Однако не все инструментальные методы обладают такими возможностями. Например, во время эмиссионного спектрального анализа проба полностью испаряется в пламени вольтовой дуги. 

1.Оптические методы:

Рефрактометрический и поляриметрический  методы

Рефрактометрия – это экспресс-метод анализа содержания сахаров в плодах и овощах, поступающих для переработки на фабрики и консервные заводы (виноград, яблоки и груши, свекла, арбузы, дыни, томаты, морковь). При определении качеств овощей и плодов предварительно находят коэффициенты пересчёта количества растворимых в воде сухих веществ на содержание сахарозы.

Рефрактометрия  незаменима также при анализах жирности молока, молочных продуктов, сливочного масла, в основе которых лежат измерения показателя преломления жидкостей рефрактометрами. Такие анализы отличаются простотой, удобством, надёжностью, минимальным расходом определяемых веществ, экономят время.

Кроме того, рефрактометрия, а точнее метод молекулярной рефракции, находит применение при  изучении строения многих органических и некоторых минеральных соединений, служит для определения их свойств и физических констант.

Поляриметрический анализ широко используют для определения качества сахарной свеклы как сырья сахарной промышленности, а так же для контроля технологических процессов заводского получения сахара. Поляриметрическим методом ежегодно выполняют миллионы определений сахаристости растворов, поэтому в свеклосеющих районах страны поляриметр-сахариметр обычно есть в каждой агрохимической лаборатории.

Фотоколориметрический метод

Спектрофотометрический метод  широко используют для определения  тяжелых металлов в почве и  растениях. В основе этого метода лежит способность некоторых органических реактивов образовывать прочные окрашенные комплексы с ионами металлов IV-VI периодов таблицы Менделеева.

Люминесцентный метод

Данный метод применяют для  сортировки семян, пищевых продуктов  и ископаемых пород, обнаружения  загрязнений.

Для визуального определения качества пищевых продуктов применяют  люминоскоп ЛПК-1. Исследуемый объект в кювете из не люминесцирующего материала (стекло, пластмасса) помещают в смотровую камеру прибора и закрывают заслонку. Сверху через  специальное стекло на объект направляют ультрафиолетовое излучение ртутной лампы. Люминесценцию объекта в камере (цвет и интенсивность) наблюдают в тубус на передней панели прибора.

Определения вида мяса Куски мяса размером примерно 50х50х10 мм помещают в кювету. Одновременно с опытными образцами для сравнения люминесценции в качестве контроля кладут образец говядины. Вид мяса определяют по цвету люминесценции, учитывая следующие данные:

Вид продукции	Цвет люминесценции
Говядина	Темно-красный или красновато-фиолетовый с бархатистым оттенком
Баранина	Темно-коричневый
Свинина	Розовый с коричневым оттенком
Телятина	Светло-коричневый
Кости, сухожилия, фасции, хрящи	Голубой
Жир	Светло-желтый

Исследование фарша Фарш располагают в кювете слоем толщиной около 5 мм и наблюдают цвет люминесценции его составных частей.

Исследование жиров и  масел Пробы жиров и масел размерами примерно 15х15х5 мм помещают в кювету. При исследовании кулинарных жиров и маргаринов рядом с опытными пробами в качестве контроля помещают пробу сливочного масла. При определении учитывают следующее:

Вид жира	Цвет люминесценции
Масло сливочное	От бледно-желтого до ярко-желтого
Маргарин «Сливочный», «Столовый»	Беловато-розовый
Сало растительное	Интенсивно-голубой

Исследования меда Мед вносят в кювету слоем толщиной 5 мм. Рядом в качестве контроля помещают пробу натурального меда. Цвет люминесценции натурального меда – ярко-желтый, фальсифицированного – беловатый, синеватый.

Определение доброкачественных  овощей Срезы овощей помещают в кювету и по интенсивности и цвету флуоресценции судят об их доброкачественности, обнаруживают ранние стадии заболеваний, обморожений. При этом руководствуются следующим:

Продукт	Цвет люминесценции
Картофель (поперечный срез):
здоровый	Желтоватый с различными оттенками у разных сортов
подмороженный	Беловатый
пораженный:
фитофторозом	Голубоватый, интенсивный
кольцевой гнилью	Зеленоватый
вирусным заболеванием	Различной окраски по сосудистой части клубней
Лук (поперечный разрез):
здоровый	Бледно-синий
пораженный серой гнилью	Желтовато-белый
Мандарины (поперечный срез):
здоровые	Темно-оранжевый с матовым фиолетовым оттенком
пораженные голубой плесенью	Темно-синие пятна с голубоватой  и желтой каймой

 

Метод атомно-абсорбционной спектроскопии

Данным методом легко определять микроэлементы (марганец, железо, цинк и медь) непосредственно в почвенных  вытяжках и растворах золы растений без предварительного концентрирования. Для определения кобальта необходимо концентрирование и отделение его от сопутствующих элементов из-за влияния последних на результаты анализа и недостаточно высокой чувствительности метода. Молибден и бор не определяют методом атомной абсорбции.

Анализ  растворов выполняют, сравнивая  их поглощение с поглощением растворов известной концентрации, приготовленных с тем же растворителем, который применяли для получения анализируемых. В некоторых случаях для устранения влияния состава пробы применяют е разбавление, добавление веществ, вступающих в реакцию с мешающими элементами, отделение определяемых элементов и другие приемы.

Атомно-эмиссионный метод анализа с использованием индуктивно связанной аргоновой плазмы

Метод позволяет определять в почвах, растениях, удобрениях макро- и микроэлементы. На основании этих данных можно судить об обеспеченности почв элементами питания  и микроэлементами, о состоянии  растений в процессе их развития, о некоторых показателях пищевой ценности сельскохозяйственной продукции. Получения сведений о содержании в анализируемых объектах тяжёлых металлов, радиоактивных элементов (уран, торий и др.) необходимо для обеспечения получения качественной и безопасной продукции.

Нейтронно-активационный метод  анализа растений

Знание основных питательных элементов (N,P,K,Mg) в растениях необходимо для определения их выноса урожаем с целью восполнения путём внесения соответсвующих доз удобрений. Разработаны и применяются в отдельных случаях диагностические системы, позволяющие, в частности, в процессе развития растений скорректировать их минеральное питание с целью получения максимального урожая.

Особенно  эффективна такая диагностика в  отношении азотного питания. Определение N в зерне сельскохозяйственных культур является показателем его качества по белку. Высокоточные системы НАА позволяют эффкективно производить селекцию наиболее перспективных по содержанию белка линий сельскохозяйственных культур.

Важным  является определение состава минеральных  удобрений как для экспериментальных полевых и вегетационных исследований, так и для производственной практики.

Знание  содержания основных почвообразующих  элементов Si,Al,Fe,Mg, а так же молярных отношений их окислов позволяет выяснить генезис почв, наметить пути их агропроизводственного использования.