Instrumentalne metode analize – metode razdvajanja Objavljeno: 10. septembar 2008.
• • • •
Instrumentalne metode analize I/1 metode razdvajanja, Nikola Marjanović, Tehnološki fakultet, Banja Luka, strana 139, 2001. U savremenoj kontroli kvaliteta hrane, prirodnih, hemijskih, farmaceutskih i ostalih industrijskih proizvoda, kao i kontroli životne sredine i tehnoloških procesa, instrumentalne metode analize imaju dominantno mesto. Dobro obrazovani i obučeni kadrovi, pored odgovarajućeg prostora, opreme i organizacije rada, su i najvažniji uslov za ispravnu primenu instrumentalnih metoda analize. Osnovno, poslediplomsko i permanentno stručno obrazovanje, usavršavanje i obuka kadrova u instrumentalnim metodama analize nije jednostavna ni po teorijskim osnovama ni u praktičnoj primeni. Zbog toga se ova materija na fakultetima, po pravilu, izučava u višim Godinama studija, kada studenti već ovladaju neophodnim znanjima, naravno i veštinama, iz matematike, fizike, hemije, analitičke hemije i fizičke hemije. Nažalost, literatura iz ovog područja analitičke hemije veoma je oskudna na našem jeziku. Kako je ona neophodna osnova za uspešno obrazovanje kadrova, autor se prihvatio izuzetno privlačnog ali i odgovornog posla da u skladu sa studijskim programima predmeta Instrumentalne metode analize na Tehnološkim fakultetima u Banjoj Luci i Novom Sadu napiše ovaj udžbenik. Iako se iz naslova udžbenika ne vidi, ovaj udžbenik se bavi osnovama instrumentalnih metoda analize, a autor ima nameru da pod istim naslovom, kao nadgradnju, napiše udžbenik koji će poslužiti za obrazovanje kadrova na poslediplomskim studijama, kao i za potrebe permanentnog obrazovanja za naučno-istraživački rad. Prvi deo ovog udžbenika (1/1) bavi se pre svega metodama razdvajanja (hromatografskim metodama) bez kojih se ne može zamisliti savremena analitička praksa, a, s obzirom na to da je prvo izdanje u seriji od tri, odnosno četiri dela, sadrži dva uvodna poglavlja kojima se karakterišu veličine bitne za merenja i analitička određivanja kao i postojeće metode analize. Drugi deo udžbenika (11/1) obuhvata optičke metode analize. Treći deo (111/1) obuhvata
elektroanalitičke metode. Četvrti deo (1V/1) , koji je tek u pripremi biće naknadno štampan i na predlog recenzanata, obuhvataće termijske metode analize. Autor duguje veliku zahvalnost recenzentima prof. dr Jovanu B. Jakovljeviću i prof. dr Radoslavu D. Grujiću čije su sugestije, zasnovane na velikom iskustvu stečenom u našoj zemlji i van nje, kako u nastavi tako i u praksi, omogućile da ovaj materijal dobije konačan oblik za publikovanje. Takođe sam zahvalan svojoj dugogodišnjoj saradnici Milici M. Zagorac koja je učinila veliki napor da načini kompjuterski slog ovog udžbenika, a takođe i mr ing. Ivanu B. Šesreru i Nikoli P. Dimiću, dipl.ing. za veliku pomoć u tehničkom opremanju ove publikacije. Na kraju moram reći da sam udžbenik, bez žive reči i prenošenja praktičnih iskustava nema punu vrednost. Sadržaj 1. Greške merenja i veličine bitne za merenja i određivanja 1.1. Greške merenja i određivanja 1.1.1. Sistematske ili određene greške 1.1.2. Slučajne ili neodređene greške 1.2. Tačnost i reproduktivnost 1.3. Osetljivost 1.4. Selektivnost 2. Metode analize 2.1. Hemijske metode analize 2.2. Senzorne metode analize 2.3. Biohemijske metode analize 2.4. Instrumentalne metode analize 3. Metode razdvajanja 3.1. Principi i klasifikacija metoda razdvajanja 3.1.1. Hromatografske metode 3.1.1.1. Podela hromatografskih metoda 3.1.1.2. Kvalitativna hromatografska analiza 3.1.1.3. Kvantitativna hromatografska analiza 3.1.1.4. Osnove teorije hromatografije 3.1.1.5. Idealna hromatografija 3.1.1.6. Realna hromatografija 3.1.1.6.1. Teorija realne hromatografije 3.1.1.7. Adsorpciona hromatografija 3.1.1.8. Podeona hromatografija
3.1.1.9. Hromatografija na izmenjivačima jona 3.1.1.10. Hromatografija na molekulskim sitima 3.1.1.11. Afinitetna hromatografija 3.1.1.12. Hromatografija na hartiji 3.1.1.13. Hromatografija na tankom sloju 3.1.1.14. Gasna hromatografija 3.1.1.14.1. Aparatura za gasnu hromatografiju 3.1.1.14.2. Gasnosač 3.1.1.14.3. Unošenje uzoraka 3.1.1.14.4. Kolone 3.1.1.14.5. Termostatski delovi 3.1.1.14.6. Detektori 3.1.1.14.8. Integrator 3.1.1.14.9. Pisač 3.1.1.14.10. Računar 3.1.1.15. Visokopritisna tečna hromatografija 3.1.1.15.1. Aparatura za visokopritisnu tečnu hromatografiju
Instrumentalne metode u biološkim istraživanjima Objavljeno: 10. septembar 2008.
• • • •
Instrumentalne metode u biološkim istraživanjima, Nikola Marjanović, Borivoje Krstić, Tehnološki i Prirodno matematički fakultet, Novi Sad, strana 188, 1998. U biološkim istraživanjima koriste se različite metode za izučavanje bioloških procesa, međutim, kada je reč o izučavanju mehanizama, subćelijskih struktura i njihovih funkcija, ona danas nisu moguća bez primene instrumentalnih metoda (stari naziv koji se koristio do polovine ovog veka je fizičko-hemijske metode). Stoga je bilo neophodno da studenti biologije imaju u svom nastavnom planu predmet (Instrumentalne metode u biologiji) i kome bi imali priliku da ovladaju teoretskim osnovama ovih metoda, i da steknu praktična eksperimentalna iskustva.
Posle više od deset godina iskustva u nastavi ovog predmeta za studente biologije na Prirodnom-matematičkom fakultetu u Novom Sadu, koristeći i tridesetogodišnja iskustva u nastavi sličnog predmeta na Tehnološkom fakultetu u Novom Sadu nastala je potreba da se u jednoj knjizi izlože teorijske osnove instrumentalnih metoda kao i da se definišu svi elementi neophodni za samostalan eksperimentalan rad. S obzirom na to da su autori, koliko dozvoljava materija, vodili računa o predznanju studenata za koje je ova knjiga prevashodno namenjena ona je predviđena kao osnovni udžbenik za studente biologije, agronomije, veterine, medicine, delimično farmacije, dok se kao pomoćni udžbenik može koristiti za studente hemije i tehnologije. Ne sledeći nijednog autora, odnosno prilagođavajući ovaj materijal pre svega studentima Univerziteta, autori su u nedostatku naših termina često (u zagradama) navodili termine koji su u duhu engleskog jezika. Autori nemaju nameru da komentarišu ovu pojavu koja je prisutna svuda u svetu, već samo ukazuju na nju, pri čemu smatraju da nisu načinili omašku. Pri izboru eksperimenata autori su se rukovodili činjenicama da: imaju upotrebnu vrednost, odnosno da se koriste u biološkim laboratorijama su zastupljeni primeri iz raznih disciplina biologije mogu da se izvedu za 4 časa, koliko obično traju vežbe. I pored želje da se teorijski i praktično obuhvate metode korisne studentima biologije, naravno i drugih fakulteta, može se pretpostaviti da su neka područja nedovoljno zastupljena. Otuda autori koriste priliku da izraze zahvalnost za sve primedbe i sugestije koje bi poboljšale kvalitet knjige. Sadržaj 1. METODE RAZDVAJANJA 1.0. Teoretske osnove hromatografskih metoda 1.1. Hromatografske metode 1.1.1. Adsorpciona hromatografija 1.1.2. Podeona hromatografija 1.1.3. Hromatografija na izmenjivačima jona 1.1.4. Hromatografija na molekulskim sitima 1.1.5. Afinitetna hromatografija 1.1.6. Hromatografija na hartiji 1.1.7. Hromatografija na tankom sloju
1.1.8. Gasna hromatografija 1.1.9. Visokopritisna i tečna hromatografija 1.2. Centrifugovanje Eksperiment 1.3.1. Spektrofotometrijsko određivanje (3-karotena izdvojenog kolonskom adsorpcionom hromatografijom Eksperiment 1.3.2. Razdvajanje smeše šećera hromatografijom na hartiji Eksperiment 1.3.3. Razdvajanje smeše aminokiselina hromatografijom na tankom sloju Eksperimenl 1.3.4. Razdvajanje i kvantitativno određivanje metil-estara masnih kiselina gasnom hromatografijom Eksperiment 1.3.5. Razdvajanje i kvantitativno određivanje šećera visokopritisnom tečnom hromatografijom Eksperiment 1.3.6. Izolovanje i frakcionisanje subcelularnih organela jetre pacova . . 2. OPTIČKE METODE ANALIZE 2.0. Teoretske osnove optičkih metoda 2.0.1. Opšti model optičkih metoda analize 2.0.2. Primena optičkih metoda analize u biologiji 2.0.3. Kvalitativna određivanja pomoću optičkih metoda analize 2.0.4. Kvantitativna određivanja pomoću optičkih metoda analize 2.0.5. Fotoelektrična fotometrija 2.0.6. Ultraljubičasta i vidljiva spektrofotometrija 2.0.7. Plamena fotometrija 2.0.8. Atomska apsorpciona spektrofotometrija 2.1. Mikroskopija 2.1.1. Teoretske osnove mikroskopije 2.1.2. Mikroskopska merenja Eksperiment 2.3.1. Fotometrijsko određivanje aktivnosti peroksidaze Eksperiment 2.3.2. Fotometrijsko određivanje sadržaja nitrata i nitrita u biljnom materijalu Eksperiment 2.3.3.
Određivanje toka hemolize eritrocita Eksperiment 2.3.4. Merenje usvajanja svetlosti od strane biljnih i respiratornih pigmenata Eksperiment 2.3.5. Spektrofotometrijsko određivanje sadržaja karbonilnih jedinjenja u prirodnim vodama Eksperiment 2.3.6. Određivanje propustljivosti ćelija kvasca u zavisnosti od temperature na osnovu izlaska jona natrijuma iz ćelija Eksperiment 2.3.7. Određivanje sadržaja magnezijuma u biološkom materijalu atomskom apsorpcionom spektrofotometrijom Eksperiment 2.3.8. Određivanje broja ćelija u biljnom tkivu Eksperim en 12.3.9. Određivanje broja stoma metodom otiska 3. ELEKTROANALITIČKE METODE 3.0. Teoretske osnove elektroanalitičkih metoda 3.0.1. Potenciometrija 3.0.1.1. Uspostavljanje elektrodnih potencijala 3.0.1.1.1. Redoks elektrode 3.0.1.1.2. Metalne elektrode 3.0.1.1.3. Gasne elektrode 3.0.1.1.4. Membranske elektrode 3.0.1.2. Indikatorske elektrode 3.0.1.2.1. Konstrukcija redoks elektrode 3.0.1.2.2. Konstrukcija membranske-staklene elektrode 3.0.1.2.3. Konstrukcija elektrode responsibilne na ugljen-dioksid 3.0.1.3. Referentne elektrode 3.0.1.3.1. Kalomelove referentne elektrode 3.0.1.3.2. Srebro/srebro-hloridne elektrode 3.0.1.4. Merenje elektromotorne sile (razlike potencijala) . . . 3.0.1.5. Merenje pH 3.0.1.5.1. Princip merenja pH 3.0.1.5.2. Postupak sa jednostrukom kalibracijom 3.0.1.5.3. Postupak sa dvostrukom kalibracijom
3.0.1.5.4. Standardni rastvori za određivanje pH 3.0.2. Amperometrija Eksperiment 3.3.1. Određivanje kompenzacione tačke ugljen-dioksida (C02) merenjem pH Eksperiment 3.3.2. Registrovanje ćelijskih potencijala Eksperiment 3.3.3. Ispitivanje intenziteta fotosinteze i disanja Eksperiment 3.3.4. Ispitivanje dejstva inhibitora na brzinu disanja ćelija kvasca …. Eksperiment 3.3.5. Određivanje sadržaja SH-grupa amperometrijskom titracijom . . . 4. RADIOIZOTOPSKE METODE 4.1. Prirodna radioaktivnost 4.1.1. Struktura atoma 4.1.2. Stabilnost izotopa i radijacija 4.1.3. Energija radioaktivnog raspada 4.1.4. Brzina radioaktivnog raspada 4.1.5. Jedinice radioaktivnosti 4.1.6. Registrovanje radioaktivnosti 4.1.7. Apsolutno i relativno merenje raspada 4.2. Primena radioizotopa 4.2.1. Ispitivanja puteva metabolizma 4.2.2. Usvajanje i prenošenje materije 4.2.3. Primena izotopa u kliničkim istraživanjima 4.2.4. Korišćenje izotopa u farmakologiji 4.2.5. Određivanje uzrasta merenjem radioaktivnosti 4.2.6. Korišćenje izotopa u ekološkim istraživanjima Eksperiment 4.3.1. Definisanje karakteristika Gajger-Milerovog brojača Ekspenment 4.3.2. Određivanje vremena poluraspada K na osnovu apsolutnog merenja radioaktivnosti 5. MANOMETRIJSKE METODE 5.0. Teoretske osnove 5.0.1. Tipovi manometrije
5.0.1.1. Manometrija pri konstantnoj zapremini 5.0.1.2. Manometrija pri konstantnom pritisku 5.0.1.3. Diferencijalna manometrija 5.1. Aparatura za manometriju 5.1.1. Varburgov manometar 5.1.1.1. Kratak opis konstrukcije Varburgovog aparata 5.1.2. Džilsonov diferencijalni respirometar 5.1.3. Primena manometrijskih metoda Eksperiment 5.3.1. Određivanje intenziteta fotosinteze i disanja manometrijskom metodom Eksperiment 5.3.2. Odrečtivanje kiseoničnog kapaciteta krvi i hemolimfe Literatura
