Tudengi konspekt

Füüsikalis-keemilised analüüsimeetodid
Lühikonspekt
FKKM.01.050
Analüütiline keemia II
Koostasid K. Raaga, O. Koltsina, J. Pentsuk ©
Tartu 2000

Sisukord
1. Sissejuhatus
2. Klassifikatsioon
3. Optilised analüüsimeetodid
4. Elektrokeemilised analüüsimeetodid
5. Termilised analüüsimeetodid
6. Migratsioonimeetodid
7. Soovitatav kirjandus

Sissejuhatus
Füüsikalis-keemilised meetodid on analüütilises keemias kasutatavad
kombineeritud meetodid, mis põhinevad sobivalt valitud keemilisel reaktsioonil,
mille saaduse analüütilisi omadusi aparatuurselt hinnatakse.
1) Füüs.- keem. analüüsi meetod põhineb analüüsitava süsteemi füüsikaliste
omaduste analüüsil, mis ilmnevad sobivalt valitud keemilise reaktsiooni tagajärjel.
Keemilise reaktsioone võib teostada mitut moodi:
• reagendi lisamine keskkonda;
• elektrivoolu läbijuhtimine keskkonnast;
• elektri-, magnetvälja toime;
• kiiritamine neutronitega (neutron- aktivatsioon analüüsi meetod);
• nähtava valguse või UV kiirguse kasutamine,
• röntgen- ja- γ- kiirte rakendamine.
2) Meetodite iseloomustus.
a. Avastatav ainekogus on oluliselt väiksem, kui keem. meetodiga.
Meetodid on sobivad kasutada:
• Ravimite metabolismi uurimisel
• Ravimite dooside määramisel - ravimikogus peab olema individuaalne,
• Minimaalsed määratavad kogused 10 -5 -10 -8 g/l ;10 -5 %
b. Analüüsi teostamise kiirus oluliselt kiirem (mitte tunnid, vaid
sekundid- minutid, mis kuluvad vastuse saamiseks), samas ka mitme toimeaine
määramine üheaegselt (1-20 komponenti).
c. Analüüsi teostamine selektiivsus on võimalik saavutada mitmes
etapis – nii proovide ettevalmistamisel kui ka analüüsi teostamisel.
d. Meetodite automatiseeritus, neid on võimalik kasutada
tehnoloogiliste protsesside juhtimiseks (ravimite sünteesil ja tootmisel).
e. Meetodi täpsus on sarnane keem. analüüsi täpsusega. Suhteline
viga on 0,14% - 2% makrokomponentidel, keskmine suhteline viga ~5% , suurem ~20%-
mikrokomponentide määramise korral.
3) Klassifikatsioon
Klassifikatsiooni aluseks on vormistus (kuidas meetod läbi viiakse).
Optilised analüüsimeetodid
a. Spektraalsed meetodid:
- emissioon- spektr. meetod - uuritav aine kiirgab valgust
- fotomeetriline meetod e. molekulaarne spektroskoopia
- spektrofotomeetriline meetod.
b. Luminestsensi nähtusel ( aine valgusega kiiritamisel, eriti kõrge
energiaga .ultraviolettkiirguse (UV) kasutamisel aine molekulid ergastuvad ning seotud

energia vabaneb suurema lainepikkusega valguskiirgusena. Meetod on selektiivne ja
tundlik.
c. Refraktomeetriline meetod- põhineb valguse murdumise
nähtusel.
Elektrokeemilised meetodid
Siia gruppi kuuluvad polarograafilised meetodid, voltampermeetria jne.,
mis põhinevad elektrokeemilise potentsiaali või raku läbiva voolu mõõtmisel.
Mõõdetakse ka lahuste elektrijuhtivust.
Migratsioonimeetodid
Siia gruppi kuuluvad kromatograafia, elektroforees ja massspektromeetria,
mis põhinevad ainete eelneval eraldamisel kas ajas või ruumis
ning järgnevalt saadud komponentide analüüsil.
Instrumentaalse meetodi tundlikkus on parameeter, mis iseloomustab
analüütilise omaduste intensiivsust. Mida intensiivsem ta on, seda väiksemad aine
hulkasid saame määrata. Min. hinnatakse määratava aine kogus on väljendatav
pg, mg, ng. See sõltub ka sellest, milline on proovi kogus ja proovi maatriks.
Oluline on ümbritsev keskkond, kus määramist teostataks N. müra tase,
sealhulgas elektromagnetväljade olemasolu ja iseloom.
Minimaalne määratav aine kogus:
fotomeetrilise meetodi puhul 10 -6 -10 -8 g
fluorimeetriline m. 10 -10 -10 -12 g
polarograafiline m. 10 -8 -10 -10 g
emissioon-spektraal- analüüs 10 -10 -10 -12 g
raadioisotoopsed m.10 -15 g
mass-spektromeetriline analüüs 10 -12 -10 -14 g
Selektiivsus. Sõltub reagendist, mida kasutame ja meetodist
(selektiivsus on anal. omadusel mõõt ainel). Ta sõltub ka instrumendi lahutus- või
eraldusvõimest, mida suurem see on seda suurem selektiivsus. Selektiivsus
iseloomustab kui palju aineid me saame korraga määrata. Mida suurem on aine
määramise selektiivsus, seda suurem võib olla määratavate ainete hulk.
Makro ja mikro- komponentide vahekord. Mida suurem on selektiivsus,
seda väiksemat mikrokomponendi kogust saame makrokomponendi taustal
määrata.
Instrumentaalse meetodi õigsus ja reprodutseeritavus. Õigsust
hinnatakse etalonide kaudu. Meetodi õigsust saab kontrollida etalonainete või
etalon proovide analüüsi abil. Meetodi reprodutseeritavus ehk korratavus on
võimalik kindlaks teha ühe proovi korduvate mõõtmiste abil ning arvutades

tulemustest keskmise sisalduse ja tulemuste hajuvuse, mida saab iseloomustada
standardhälbega.
Proovide ettevalmistamine ja nõud. Proovi tuleb ette valmistada,
mõistliku esindusliku proovi koguse saamiseks tuleb teatud partiist eraldada osa
kasutades juhuslikku valkut või näiteks ümbrikumeetodit, kus tasapinnal
jaotatakse ristkülik neljaks diagonaalidega ning edasiseks valikuks eraldatakse
vastasasuvate kolmnurksete kujunditega piiritletud proovi kogused :
-juhuslik valik
-nn. Ümbriku
meetod
!
500-st-
1000-st 500
pool jne.
Proovide ettevalmistamine- homogeniseerimine – saadud massist läheb
osa edasiseks analüüsiks( N. jahvatamisega), mõningatel juhtudel on vajalik
mineraliseerimine, mis võimaldab kõrvaldada lenduvad ehk põlevad orgaanilised
ained.
Eraldusmeetod. Kasutatakse näiteks sadestamist, ekstraktsiooni,
filtreerimist, tsentrifuugimist. Sademete kiiremaks eraldamiseks kasutatakse
tsentrifuugi või filtratsiooni vaakumi abil.
Tingimused nõudele ja instrumentidele:
- peavad olema inertsest materjalist ja puhtad
- ei mingeid lisandeid nõude küljest!
- kaliibritud.
Mõõteinstrumendid, struktuur, talitlus.
Struktuur.
1) Analüütilise signaali formeerimse plokk – siin tekib mõõdetav
signaal- näiteks valgusallikast lähtuv valgus langeb küvetile, milles osa valguse
energiast neeldub. Neelduva osa suurus sõltub uuritava aine iseloomust ja
selektorploki poolt valitud valguse lainepikkuse väärtusest ning kasutatava küveti
mõõtudest.
2) Selektorplokk.(filtrid, monokromaatorid, prismad).

3) Detektorplokk- muundatakse anal. signaal elektrilisele kujule (vool,
pinge).
4)Registraatorplokk. Võimaldab signaali registreerida( N. elektriline
kirjuti, digitaalne kirjuti, mikroprotsessor või arvutiseade). Signaal töödeldakse
(N: toimeaine protsendilise sisalduse määramine). Võib teostada tagasisidet,
muuta valgusallika intensiivsust, kasutatava valguse lainepikkust, signaali
võimendust jne.
5) Oluline on veel toiteplokk, mis annab voolu teistele plokkidele
(stabiliseerib pinget, temperatuuri ja minimiseerib teisi keskkonnamõjusid).
Mõõtmismeetodid. Enam levinud on standardlahuste meetod e.
kalibratsiooni graafiku meetod, eelduseks on, et on olemas ravimi etalonaine.
Valmis kalibratsiooni graafik. Mida rohkem mõõtmisi on teftud, seda
usaldusväärsem on tulemus.
Absorbtsioon proportsionaalne aine kontsentratsiooniga.
A=kc i
K`= tan α ( sirge tõus k
iseloomustab meetodi tundlikkust).
Võib kasutada lineaarselt regressiooni
A = ac+b, b=0, kui koordinaat läheb 0-
punkti.
Ai
k = . Lihtne meetod.
c
i
A x ja c x saame arvutada ja leida graafikult. Kalibratsiooni graafiku
meetod eeldab standartlahuste valmistamist.
Võrdlusmeetod. Analüütiliste omaduste sõltuvus kontsentratsioonist on
lineaarne ja meetod ei sisalda süstemaatilist viga. Läbib (0;0) punkti. Mõõdame
uuritava lahuse jaoks.
A X
= r
A
A S
= k ⋅C x
A δ
s
k ⋅c
c
x
= cs
s
= A - neeldumine
s
A k ⋅c
x
x

A
= k ⋅
X
C X
Kehtib lineaarne seos kontsentratsiooniga.
c X uuritava aine
kontsentratsioon
Lisamismeetod.
Mõõdame algse lahuse optilise tiheduse ja lisame sellele kindla koguse
standard lahust. Siis kordame mõõtmist.
C
X
+ CS
AX
+ S
CS
= ; C
X
= AX
+ S
⋅
C A
A
S
S
S
Tiitrimismeetod. Lisamisi teostatakse mitu. On vajalik, kui ei kehti
lineaarne sõltuvus. On täpsem, kuid aeganõudvam.
Meetod valitakse sõltuvalt ülesandest. Töö minimiseerimiseks piisab
lisamis- või võrdlusmeetodi kasutamisest. Kui pole võimalik saada puhtaid
etalonaineid, siis on kvalitatiivne ja kvantitatiivne analüüs on raskendatud.
Mida rohkem lisame titranti, seda suurem osa
uuritavast ainest on reageerinud, lähteaine
kontsentratsioon väheneb.
V x =kC x
Kasutatakse diferentsiaalset meetoditvõimaldab
paremini kõvera käänupunkti leida.
Saab kogu aeg võrrelda pH muutust lisatud
titrandi hulgale. Diferentseeridat on võimalik
matemaatilist meetodit kasutades.
Optilised analüüsimeetodid
Fotomeetriline analüüs
Valguse neeldumise seadused
Fotomeetrilised seadmed.
Spektrofotomeetria nähtava ja ultraviolettvalguse piirkonnas
Nefelomeetria ja turbidomeetria
Fluorimeetria
Aatomspektraal- analüüs

Refraktomeetria ja interferomeeetria.
Polarimeetria
Fotomeetriline analüüs e. molekulaarne absorptsioon
spektroskoopia
on tegemist molekulide tasandil tekkiva valguse neeldumisega. Valgus on
elektromagnetkiirgus, mille laine pikkus (λ) kuulub optilisse diapasooni 400-700
nm.
UV-kiirgus- kiirgus, mille lainepikkus on alla 400 nm.
Infrapunane valgus on kõrgema lainepikkusega, kui nähtav valgus, üle 700 nm.
Kasutatakse ka pöördsentimeetrit, mis iseloomustab valguse kiiruse ja
lainepikkuse sõltuvust. Valguse kiirus on c=300000 km/sek. Valgust
iseloomustab veel võnkesagedus, mis näitab, kui kiiresti valguslaine
võngub.Sagedus määratakse valguse levimine kiiruse ja lainepikkuse suhtega.
[
]
C 300000km
/ sek
V = sagedused hertsides [Hz].
λ
C
V =
λ
Valguslaine energia näitab, milleks see laine võimeline on, N: UVpigmenteerib
nahka, veel väiksema lainepikkusega ultraviolettvalgus tekitab
naharakkude mutatsioone, mille tulemusena võivad areneda nahakasvajaid.
Oluline on veel energia (E), mida elektromagnetkiirgus kannab (sõltub sagedusest
ehk lainepikkusest).
E = h ⋅V
h- Planck’i konstant
V= 6,626⋅10 -34
Mida suurem on valguse sagedus, seda suurem on energia. Valguse
energiat mõõdetakse elektronvoltides.
Suurt energiat omava valguskvandi toimel aine molekul läheb energeetiliselt
kõrgemasse olekusse, see aga ei ole väga püsiv, kuna ei ole piisavalt stabiilne.
Molekuli siirdumisel tagasi põhiolekusse vabaneb neeldunud energia
valguskiirgusena - aine fluorestseerub ehk helendab.

Valguse neeldumise seadused
Bouger-Lambert-Beeri seadus- aine optiline tihedus on seotud aine optilise
läbipaistvuse ehk optilise tihedusega.
J
T = T- aine läbipaistvus e. läbipaistvustegur.
J O
T- näitab, kui suur osa valgusest neeldub või läheb kaduma.
J 0
l J
⊗
Neeldumise väärtus sõltub:
1) mida paksem on kiht (l), seda suurem on neeldumine;
2) neeldumine sõltub aine iseloomust;
3) dispergeeritud ainest. N: lahustis on lahustunud teise aine molekulid;
4) kasutatava valguse lainepikkusest.
Kasutatakse molaarset ekstinktsioonikoefitsienti e. molaarset
neeldumiskoefitsienti.
l- lahuse kihi paksus (cm), c – kontsentratsioon.
A = ε ⋅ l ⋅ c ;
ε väärtus sõltub aine iseloomust, ainele langeva valguse lainepikkusest.
Fotomeetria meetodite liigitus põhineb mõõtmisaparatuuri valikul ja
kasutamisel.
Enamlevinud meetodid:
- kolorimeetriline meetod (valguse neeldumise ja valguse läbimise
erinev ulatus)- võrreldakse tooni intensiivsust.
Meetodi kasutusel võrreldakse ainekihti läbinud valguse intensiivsuse muutumist.
Aine absorbtsiooni väärtus on võrdeline lainepikkusega. e. optiline
tihedus sõltub kihi paksusest l ja ainest.
Peab kasutama selektorit e. valgusfiltrit e.
monokromaatorit, mis teeb polükromaatsest valgusest
monokromaatse valguse. Selleks kasutatakse
difraktsioonivõret, lasereid kui väga intensiivset ja
monokromaatset valgusallikat.

• Lahustes peame stabiliseerima pH, sest paljude molekulide neeldumisvõime
oleneb pH-st. N: sorbiiinhape, askorbiinhape, bensoehape.
• Paljud ained ei oma neeldumisspektrit sobivas lainepikkuse piirkonnas. Sel juhul
peaks kasutama keem. reaktsiooni ja vastavat reagenti- fotokeemiline reaktsiooni
tulemuseks on produkt, mis omab absorbtsiooni. Oluline on valida mõõtmiseks
kindel ajavahemik peale reakstiooni teostamist.
A
Lisandid nii objektis kui ka reagendis mõjutavad ka tulemust.
Kehtib valguses neeldumise additiivsuse seadus:
∑
= n i=
i
ε l ; l = const
i c i
Kvantitatiivsel analüüsil peame meeles pidama:
1) õige lainepikkuse valik, sellest sõltub analüüsi tundlikkus, täpsus, tuleb
teostada sobiv fotomeetriline reaktsioon;
2) kui suur küvett valida, mida suurem, seda rohkem kulub uuritavat ainet.
Küvettide mõõdud :0,5 cm – 10 cm, küveti materjal võib olla klaas, plast või
kvarts – oleneb kasutatava valguse lainepikkusest;
3) reagendi valikust;
4) pH sobivust.
Võimalik mõõta segus erinevaid komponente, tulenevalt valguse
neeldumise additiivsusese seadusest
Fotomeetrilised seadmed
1) visuaalne kolorimeetria- mida kasutame valmistades
katseklaasidesse erineva kontsentratsiooniga standardlahused. Uuritava proovi värvuse
intensiivsust võrreldakse asetades ta standardreas kahe järjestikuse kontsentratsiooniga
lahuse vahele ja võrdled, millisele standardile on värvuse intensiivsus lähim.

c 1 c 2 c 3 c 4 x
2) sukelkolorimeeter_ 2 katseklaasi sukeldada klaassilinder, millega
saab muuta ainekihi paksust ja määrata ja selle kaudu aine kontsentratsioon.
3) fotokolorimeeter_ valgusallikaks hõõglamp või deuteeriumlamp.
Valgus langeb prismale või difraktsioonivõrele ja saadud spektrist eraldatakse kitsas osa,
mis pilu kaudu langeb uuritavale ja võrdluslahusele Mõõdetakse mõlema valguskiire
intensiivsust ning koostatakse kalibratsioonigraafik.
Fotoelement I muundab valgusenergia elektrivooluks.
Kasutusala :
• metalli ioonide määramine;
• ravimite määramine (valuvaigistid, vitamiinid, narkootikumid)
Pluss: suhteline lihtsus. Aparatuur võib olla nii odav, kui ka kallis, kuid siiski
suhteliselt odav.
Spektrofotomeetria nähtava ja ultraviolettvalguse piirkonnas
Keemilistes ühendites on olemas σ- side π- side, kolmik side
süsinikside heteroaatomitega (N,S).
Antud sidemed on erinevate tugevusega.. Elektronpaar, mis moodustab sideme, siis läheb
kaugemale orbitaalile. Molekul omab kõrgemat energiat. Pärast läheb tagasi.
σ*
σ
Selline üleminek toimub aine kiiritamisel UV valgusega lainpikkusega 200 nm ja vähem
ning antud üleminekuks kuluv energia on 840-1050 kJ/mol.
Kiiritamisel 300 nm toimub üleminek π- π*
π*
Vajalik energia on siis väiksem.
hν
Energia 580-840 kJ/mol.
π

Spektri intensiivsus sõltub kaksiksidemete arvust aines ja kas nad on seotud lähedal asuva
struktuuriga N: heteroaatomitega. Heteroaatomeid sisaldavad ained N: -NH 2 puhul
suureneb tõenäosus ülemineku toimumiseks ja vajalik energia väheneb. N: -NH2, -SH, -
OH. Toimub lähedalasuvate molekulstruktuuride polarisatsioon. Sellist nähtust, kus
spektri maksimum nihkub suurema lainepikkuse suunas, nim. batokroomseks nihkeks.
Kuna suureneb elektronide delokalisatsioon ja kasvab nende ülemineku tõenäosus siis
suurenb ka valguse neeldumise intensiivsus, mida nimetame hüperkroomseks efektiks.
Näiteks benseeni korral on λ max = 255 nm ja neeldumise intensiivsust iseloomustavε =
230 ühikut kuid fenooli korral on samad arvud vastavalt λ max = 270 nm ja ε =1450.
λ max = 255 nm, intensiivsus ε = 230 ühikut
OH
Fenool
Aromaatne alkohol
ε =1450 ühikut
λ max= 270 nm
Fenooli molekuli neeldumine suurem.
Kui me veelgi suurendame elektronide delokalisatsiooni, teostades fenooli
deprotoneerumise. Tekib uus paardumata elektronidepaar, suureneb neeldumise
intensiivsus (ε =2600) ja muutub ka neeldumismaksimumi asukoht asudes nüüd- 289 nm
juures. Tekkiv fenolaat omab järgmist struktuuri.
O -
fenolaat
Kui me lisame fenolaadile või aniliinile prootoni juurde, toimub vastupidine nähtus, kus
väheneb neeldumise intensiivsus ja neeldumise maksimumi asukoht nihkub lühema
lainepikkuse suunas Aniliini näitel .
NH 2
ε = 1430, λ max = 280 nm.
Kui lisame hapet, toimub protoneerumine, saame:
Aniliin +H +
NH 2 NH 3

ε =1430
λ = 280
ε =160 hüpokroomne efekt
λ = 254 gipsokroomne nihe
N: vitamiin A saab ka määrata ultraviolett valguse piirkonnas.
λ max = 320
Vitamiin B λ max = 360
Ka kompleksid võivad omada intensiivset neeldumisriba, kas nähtava või
ultraviolettvalguse piirkonnas.
Molekulaarspektrite, eelkõige vibratsioon- ja rotatsioonspekterite kasutamine on võimalik
infrapunase valguse lainepikkustel 1000 – 200000 nm ehk 1-200 µm ;
Vastavate spektrite tekke korral on molekuli energia muutused vastavalt 4.2 –42 kJ/mol
ja alla 4.2 kJ/mol.
Valents võnkumised
protoneerimine
-sümmeetriline vibratsioonivõnkumine.
-antisümmeetriline võnkumine.
Rotatsioonilised võnkumised on kääritüüpi, pendli, lehviku ja rotatsioonitüüpi
Infrapunase valguse piirkond on oluline molekulide struktuuri ja ehituse uurimisel, kuna
paljud funktsionaalsed rühmad omavad karakteristlikke neeldumisspektreid
Infrapunase valguse piirkonnas kasutatakse solvente tetrakloorsüsinikku, pressitakse
pulbristatud aine koos kaaliumbromiidiga tabletiks. Küvetimatejalideks on samuti soolad:
KBr, Na CI jne.
Spektroskoopia põhivõrrand:
∆ E = hν
= ( E′′
e
− E′
e
) + ( E ′′
V
− E′
V
) + ( E′′
c
− E′
´
c
)
e - elektronide üleminek;
v - valents sidemete muutus;
c - rotatsioonvõnkumiste jaoks energia üleminek.

Nefelomeetria ja turbidomeetria
Põhineb valguse hajumise nähtusel (tahketel ainetel) suspensioonis või
emulsioonis. Hüdrofoobsete molekulide korral solvent- õli.
Turbidomeetria põhineb valguse neeldumisel - läbi suspensiooni või
emulsiooni minnes neeldub osa valgust (I n ).
Nefelomeetria põhineb valguse hajumisel - läbi suspensiooni või
emulsiooni minnes osa valgust hajub (I h ).
I n = kc, kus k on konstantne kindlal lainepikkusel, osakeste suurusel,
kihi paksusel.
Turbidomeetriat saab rakendada tavaliste fotomeetria aparaadiga.
Nefelomeetria korral sõltub hajunud valguse intensiivsus
I n = kc)(1+ cos 2 β)
Kus β on nurk mõõtesuuna ja valguse langemise suuna vahel
Suhteline meetodi viga on 2-6%.ning sõltub emulsiooni ehk
suspensiooni stabiilsusest, mida saab suurendada viskoossete solventide
kasutamisega või seadme varustamisega pidevalt tõõtava segajaga.
Kalibratsiooni meetod : graafik, lisamine, titrimeetria. Kasutatakse:
kontrastaine (BaSO 4 ), salvide, emulsioonide, sulfaatide, halogeenide määramisel.
Fluorimeetria
Põhineb ainete omadusel kiirata valgust.
1) kiiritamine kõrge energiaga kiirguse mõjul UV;
2) kemoluminestsents- keemilise reaktsiooni käigus vabaneb energia ja valguse
kiirgus;
3) katoodluminestsents- vaakumis, kus kiiritamine toimub elektronide vooga;
4) termoluminestsents- energia antakse aine kuumutamisel kõrge temperatuurini;
5) triboluminestsents- mehhaaniline energia kandub üle molekulidele (nt.
hõõrumine).
Fluorestsentsi korral pole järehelendust, ergastava mõju lakkamisel
lakkab ka valguskiirgus.
Fosforestsentsi korral peale ergastava mõju lakkamist on veel järelhelendus.
Kasutatakse peamiselt fluorestsentsi nähtust. Tavalisemad: ergastamine UV
valguse ja kemoluministsentsi meetodi kasutamisega .
Kvantsaagis- näitab neeldunud ja kiirguvate osakeste suhtarvu, energeetiline
saagis aga protsessi energeetikat – kiirgunud ja neeldunud energiahulga suhet.
N
V
K
=
N
kiirg
ergast

Ekiirg
Energeetiline saagis V
E
=
Eneeld
Kvantsaagis sõltub neelduva ehk ergastava valguse lainepikkusest
lainepikkusest- mida väiksem lainepikkus, seda suurem energia. Kvantsaagis ei
sõltu kiirguva valguse lainepikkusest, see iseloomustab antud ainet.
J k =kc
J k – intensiivsus (kiirguse); temperatuur, langemisnurk α stabiilsed.
Meetodi tundlikkus sõltub:
• kiirgus allika lainepikkust;
• uuritava aine iseloomusest;
• reagendi valikust (molekul ise ei kiirga, kuid derivatiseerumisel saadakse
aine, millel on intensiivne fluorestsentsi spekter).
Kasutamine: D ja B rühma vitamiinide, peptiide sisaldavate ravimite
määramisel.
Määramistundlikkus 10 -10 -10 -4 mol/l.
Aatomspektraal- analüüs
Bunsen ja Kirchoff avastasid 1860. sajandil emissioonvariandi. Kiiratav valgus on
iseloomulik antud ainele.
• Emissioonmeetod - emiteerima;
• absorbtsioonmeetod – ehk neeldumismeetod, kõrgel temperatuuril neelavad
ained teatud lainepikkusega valgust.
Emiteeriva aine valgusspekter oleneb aine elektronstruktuurist:
c ⋅ h
λ = ;
E 2
− E 1
E 1 - ergastatud nivoo energia;
E 2 - põhiline nivoo energia;
h - Planck’i konstant.
Kiiritav valgus võib olla UV või nähtav valgus.
Töökeskkond saadakse selliste kütuste nagu looduslik gaas (metaan),
atsetüleen, etaan, propaan, butaan põlemisel õhus, hapnikus või N 2 O-s.
Elektrilised atomiseerimise meetodid on kaarleek, elektrisäde, plasma.
Absorbtsioon- aine pihustatakse leeki või asetakse grafiitküvetti.
Küvetile antakse pinge, toru hakkab hõõguma – uuritav aine algul kuivab siis
mineraliseerub ja lõpuks atomiseerub inertgaasi (argoon) atmosfääris. Küvetile
langeb valgus spetsiaalsest õõneskatoodlambist või monkromaatorist. Tekkiv
valguse neeldumine atomiseeritud aines registreeritakse fotovoolu muutusena
kasutades võimendit ja kirjutit ehk mõnda muud registraatorit.

Adsorbeeritud valguse intensiivsus on proportsionaalne kontsentratsiooniga ja
langeva valguse intensiivsusega.
J AS
= kJ 0
c
Adsorptsioonimeetod on kasutusel nii kvantitatiivse kui kvalitatiivse analüüsi
puhul.
Meetodi üldiseloomustus. Määratav piirkond 10 -13 -10 -8 g; suhteline viga 1%-10
%.
Kasutusvaldkond. Ravimites metallide ja mittemetallide määramine.
Looduspreparaadid- lisandite määramine.
Valgusallikad, mis võib kasutada:
• Võivad olla kindla lainepikkusega- õõneskatood lambid;
• Multielementsed lambid – katoodi materjali on lisatud mitut elementi;
• Laser.
• Elementaar analüüsis;
• Metallide määramisel (vitamiinid).
Refraktomeetria ja interferomeeetria.
Põhinevad valguse murdumisel või interferentsil.
Optiliselt tihedam keskkond ↔ optiliselt hõredam keskkond.
sinα
Murdumisnäitaja =
sinα
2
üleminekul optiliselt tihedamast keskonnast optiliselt hõredamasse.
1
N näitab, kui palju muutub valguse kiirus
Refraktormeeter 1756a. – Lomonossov.
Refraktormeeter- prismad, mille tahkude vahele pannakse uuritav aine.
Enamasti põhinevad seadmed täieliku sisepeegelduse efektil.
Abbe refraktormeeter. Pulfrihhi refraktormeeter. On olemas interferomeetrid.
Mõõdavad valguse interferentsi ja kasutatakse väikeste ainete kontsentratsioonide
puhul.
H 2 O n 20 = 1,333
atsetoon =1,3591
Meetod on kvantitatiivse analüüsi jaoks. Suhkru või alkoholi määramiseks
ravimites.
0,45 → 45% suhkrut.
Kalibratsiooni meetod- terve rida lahuseid (10%, 20%). Suhteline viga –1-2%.
Määramistundlikkus 0,1-100%. Pole väga spetsiifiline.

Polarimeetria
.
Meetod optiliselt aktiivsete ainete uurimiseks.
Paljudel ainetel on geomeetrilise struktuuriga molekulid, seda tuleb arvestada.
Oluline on uurida ravimite enantiomeerset puhtust.
Polarimeetria avastati D. Arago poolt – mineraalist Islandi pagu valguse läbi minekul
toimub valguse polarisatsioon, valguselaine mitmesuunaline võnketasapinnast
selekteeritakse fikseeritud võnketasapind.
Ained, mis võimaldavad valgust polariseerida on polaroidid. Meetod põhineb pol.
tasapinna pöördumisnähtusel kui polariseeritud valgus läbib optiliselt aktiivset ainet.
Optiliselt aktiivsed ained pööravad võnketasapinda kas paremale või vasakule.
α
Positiivne pöörang toimub kellaosuti liikumise suunas siis, kui vaatame valgusallika
poole. Samadel tingimustel kellaosuti liikumise vastassuunaline pöörang on
miinuspöörang.
Keemiliste ühendite puhul parema pöörangu tekitavad ained on d-ained ja vasakule
pööravad- l-ained. Kui aines on nii d, kui l, siis valguse tasapind jääb algseks- tasapind ei
muutu. Seda lahust nim. ratsemaat.
Molekuli assümeetria- 1 aatomiga on seotud 3 või 4 aatomite rühma, millel on erinevad
omadused.
Pöördenurk sõltub:
• aine omadustest pöördumist tekitada (molekuli struktuurist), α = α eripöörang ;
• kui pikk on valguse teekond selles keskkonnas –l;
• kui aine on lahustatud solvendis , siis lahustunud aine kontsentratsioonist lahuses.

α eripöörang väärtus sõltub :
1. kasutatava valguse laine lainepikkusest;
2. binaarses süsteemis lahusti iseloomust.
Aparatuur põhineb valgusallikal (hõõglamp), siis tuleb filter (N: monokromaator), siis
prisma (Nikoli prisma)- polarisaator, siis uuritav aine küvetis, siis teine prisma, mida
pöörates saame polarisatsiooni tasapinna pöördenurka määrata.
Meetod kasutatav: suhkrute, glükoosi, askorbiinhappe määramisel (opt. aktiivsete ainete
määramiseks).
Elektrokeemilised analüüsimeetodid
Potentsiomeetria.
Konduktomeetria.
Kulonomeetria.
Polarograafia.
Amperomeetriline tiitrimine.
Elektrokeemilised meetodid jagunevad:
• Potentsiomeetria – elektrokeemilise raku potentsiaali mõõtmine;
• Amperomeetria – elektrokeemilist rakku läbiva voolu hulga mõõtmine;

• Kulonomeetria – elektrokeemilist rakku läbiva voolu toimel eralduva aine massi
ruumala mõõtmine;
• Polarograafia – elektrokeemilist rakku läbiva voolu mõõtmine pinge muutumisel.
Elektrokeemiline rakk koosneb:
• Indikaatorelektroodist;
• Võrdluselektroodist (tavaliselt Ag-AgCl).
Potentsiomeetria
Potentsiomeetria põhineb elektrokeemilise potentsiaali mõõtmisel. Uuritav aine peab
olema ioonilisel kujul.
Nernsti võrrand ehk Nikolski võrrand:
E = E
0 +
0,059 o
log
n o
oks
red
Kasutatakse võrdlus- ja indikaatorelektroode.
Indikaatorelektroodid:
1. Metallelektroodid – pöörduvad vastava metalli iooni suhtes, nt. Cu elektrood on
pöörduv Cu-iooni suhtes, elektroodi potentsiaal sõltub Cu-iooni aktiivsusest.
0 0,059
2+
E = E + log( aCu )
n
2. Anioontundlikud elektroodid – metall on kaetud raskesti lahustuva soolaga, nt. Agelektrood,
millele on sadestatud AgCl-kiht:
3. Ioon-selektiived elektroodid:
Kõige levinum on klaaselektrood, mis koosneb klaastorust õhukese klaasmembraaniga
millesse on paigutatud Ag-AgCI võrdluselektrood.

Vastava elektroodi potentsiaal sõltub pH väärtusest ja ka temperatuurist ning lahuse
ioonsest jõust.
E = K + 0,059
konst
Mõnede puhvrite pH on 25 o C juures:
K H Pht 4,01
Fosfaat 7,00
Boraat 9,23
pH
Ioonselektiivseid elektroode ja vastavat meetodit kasutatakse K + , Na + , Mg 2+ , Ca 2+ , Cl - ,
NO 3 - , I - , Br - ioonide määramiseks.
3. Inertsed elektroodid
Kasutatakse inertseid elektroode, mis aktiivselt reaktsioonist ise osa ei võta, nt. Au, Pt, C
(klaassüsinik). Neid kasutatakse redokssüsteemi potentsiaali mõõtmisel.
Võrdluselektrood on Ag/AgCl.
Kalomelelektrood koosneb metalsest elabhõbedast ja elavhöbekloriidist
Hg/Hg 2 Cl 2 valmistatud segust, kus agar on geeli tekitajaks.

Mõõtemeetodid:
1. Otsene potentsiomeetriline mõõtmine – elektroodi potentsiaal on sõltuv lahuse
kontsentratsioonist.
E
= const = k log
x
a x
Ex = log a x
Saab kasutada kalibratsioonigraafiku meetodit. Lineaarne sõltuvus esineb
elektroodi potentsiaali ja lahuse kontsentratsiooni vahel.
2. Lisamismeetod – alguses teostatakse mõõtmine uuritava aine lahuses, hiljem
lisatakse standardlahus.
⎧E
⎨
⎩E
x
= const + k log a
= const = k log
( a + a )
x+ st
x st
x
3. Tiitrimismeetod – koostatakse tiitrimiskõver (potentsiaali sõltuvus lisatud
reagendi ruumalast). Leiame stöhhiomeetria momendi.
a) Stőhhiomeetria punkti
määramine
tiitrimiskõveralt.
b) stöhhiomeetria punkti
määramine diferentsiaalselt
tiitrimiskõveralt.
c) Grani meetod.

Määratakse pH, Ca 2+ , Mg 2+ , K + , Na + , Cl - , I - , Br - ioonide ja redokssüsteemide potentsiaali.
Meetodi selektiivsus sõltub kasutatavast elektroodist. Kui lahuses on mitu ainet (s), siis
peab arvestama selektiivsus koefitsendiga (k i ).
E
x
n
0 ⎛ ⎞
= E = k log ⎜ax
+ ∑kias
⎟ ,
⎝ i=
0 ⎠
k i – iooni selektiivsuskonstant;
a s – segava iooni aktiivsus.
Määramise täpsus sõltub mõõtmise meetodist. Suhteline viga on tavaliselt alla 1%.
Konduktomeetria
Meetod põhineb lahuste elektrijuhtivuse mõõtmisel. Elektrijuhtivust saame mõõta, kui
ained on ioonilisel kujul. Elektrijuhtivust tähistav mõõtühik on siimens (S. mS, µS).
Näiteks:
Kraanivesi 300 µS – 10 mS,
Dest.vesi 5 µS – 60 µS.
L =
I
R
Lahusesse asetatud elektroodide vahel tekkiva voolu suurus sõltub:

• uuritava aine iseloomust lahuses;
• elektroodi pindalast;
• elektroodide kaugusest.
Lahuses olevate elektroodide takistust sõltuvalt elektroodide pindalast (S) ja kaugusest (l)
saame kirjeldada:
l
R = ϕ , siin φ – lahuse eritakistus.
S
l = k , siin k – raku konstant.
S
1 C
= λ ⋅ , siin λ – ekvivalentjuhtivus.
ϕ 1000
Erijuhtivus on seotud lahuse kontsentratsiooniga. Sõltub antud süsteemis olevatest
ioonidest. Mida väiksemad on ioonid, seda suurem on nende liikuvus, seda suurem on
erijuhtivus. Lahuste puhul on tegemist summaarse elektrijuhtivusega – liidetakse nii
positiivsete kui negatiivsete ioonide poolt põhjustatud juhtivus.
Lahuste korral on summaarne lahuse juhtivus (L) leitav teades lahusesolevate ioonide
kontsentratsiooni, mõõteraku konstanti k ja iga iooni ekvivalent juhtivust vastavalt
valemile:
C
L = λ ⋅
k1000
Kõrgsagedusliku juhtivuse meetodi kasutamine lahuse elektrijuhtivuse mõõtmisel ei
eelda eletroodide paigutamist lahusesse .
Mõõtmismeetodid:
1. Otsene – lahuse elektrijuhtivuse mõõtmine kasutades kondensaatorit. Kasutatakse
kalibratsioonisirge meetodit.
λ ⋅ C
1000

2. Tiitrimine – happelistele või aluselistele titrantidele lisatakse uuritavat ainet ja
elektrijuhtivus muutub.
H + + Cl - +Na + + OH -
3. Kõrgsageduslik konduktomeetria.
Üldiseloomustus ja kasutamine.
Ei ole eriti selektiivne meetod, kuna mõõdame summaarselt.
Täpsus on 0,1 mol – 1 mmol, 1-5% piires suhtelise veana.
Kasutatakse hapete, aluste, sulfaadi, oksalaadi, I - , Br - ioonide määramisel.
Kulonomeetria
Kulonomeetria põhineb lahust läbiva elektrihulga mõõtmisel. Meetod põhineb
elektrolüüsi seadustel, mis väidavad et elektrolüüsi protsessil eralduva aine mass on
proportsionaalne molaarse massiga (M), lahust läbiva elektrivoolu tugevusega (I), ajaga
(t) ja vastuproportsonaalne protsessis osalevate elektronide arvuga (n) ning Faraday
arvuga (F).
m
( g) = M ⋅ I ⋅ t n ⋅ F
Saame määrata elektroodile sadenenud aine hulga, protsessi käigus eraldunud gaasilise
aine ruumala.
Meetodid:
1. Otsene – taandamine või oksüdeerimine elektroodidel.
2. Tiitrimismeetod – titrant tekitatakse elektrokeemilise reaktsiooni käigus.
Seade
• Elektroone seade – registreerib aega ja voolutugevust;
• Kulonomeeter – kasutatakse elektrivoolu hulga mõõtmisel;
• Gaaskulonomeeter – sõltub süsteemi läbinud voolu hulgast.
Süsteem sisaldab vooluallikat, regstraatorseadet, kulonomeetrilist rakku.
Eristatakse gravimeetrilist meetodit – elektrood kaalutakse enne ja pärast kasutamist,
mahtkulonomeetria – mõõdetakse eraldunud gaasi.
Jodomeetria (KI → I 2 ) puhul eletrokeemiliselt tekkiv aine (jood) reageerib uuritava
ainega.

Üldiseloomustus.
Meetodi tundlikkus on oluliselt suurem, kuna teostame protsessi tunduvalt kauem. 10 -10 g
ainet on võimalik määrata. Täpsus sõltub süsteemi täpsusest. Võib saada 0,01% vea.
Polarograafia
Põhineb elektroodi polarisatsiooni nähtusel. See tekib siis, kui teine elektrood on piisavalt
väikese pindalaga ja suure voolu tõttu tekib kaksikkiht.
Polarograafia avastas J. Geirovski. Põhines polariseeritaval elavhõbeda tilkelektroodil:
Jääkvool püütakse hoida võimalikult madalal.
Poolainepotensiaal – on iseloomulik antud ioonile süsteemis.
Fe 2+ → Fe 0 -1,3V
Pb 2+ → Pb 0 -0,76V
Salitsüülhape →
-1,29V
B-vitamiin → -1,25V
K + → -2,13V
Oluline on voolu juhtiv elektrolüüt ja puhver, nt. KCl –2,1V. K määramiseks peame
kasutama teist voolelektrolüüti, millel oleks madalam I (saame kasutada LiCl). Piirpinge
–2V.
∆I – Faraday karakteristik , on proportsionaalne uuritava aine konsentratsiooniga.

I t
( I ) = k ⋅ C
∆ ,
k – konstant, mis sõltub:
• Temperatuurist,
• Tilkade geomeetriast,
• Tilkade kukkumise sagedusest.
Tekkiv vooluplatoo on ära määratud difusiooniga.
Antud meetodiga saame määrata mitut uuritavat ainet, tõstes elektroodi potentsiaali. Iga
voolu hüppe ulatus on seotud uuritava aine kontsentratsiooniga.
Kasutatakse Hg asemel ka pöörlevaid süsinikelektroode (klaassüsinikelektroode)
kaasaegsetes aparaatides. Samuti ka vahelduvvoolu polarograafe:
Amperomeetriline tiitrimine
Amperomeetriline tiitrimine põhineb ainete oksüdatsiooni ja redutsiooni reaktsioonil.
Seejuures rakul olev potensiaal peab olema suurem kui E 0,5 .
Lisatakse titranti, mis võtab osa redoksprotsessist. Uuritav aine võib olla
elektrokeemiliselt aktiivne. Aine kulutatakse ära uurimise käigus.

Uuritav aine on elektrokeemiliselt aktiivne,
Titrant aga mitte.
Rakus on mōnda aega pűsiv vool. Titrant
on elektrokeemiliselt aktiivne.
Rakus vool alagu väheneb pärast
ekvivalentpunkti aga kasvab uuesti. Titrant ja
uuritav aine on elektrokeemiliselt aktiived.
Tavaliselt on elektroodid inertsed (kuld, plaatina, klaassüsinik).
Kasutamine:
1. C-vitamiini määramine Tilmansi reaktiiviga;
2. H 2 O 2 määramine kaaliumpermaganaadiga;
3. Salvides Ag määramine kasutades KI;
4. Fe sisalduse määramine kasutades K 2 C 2 O 7 .
Üldiseloomustus.
Meetodid on suhtelised täpsed, suhteline viga 0,1% - 5(10)%. Minimaalselt määratavad
ainekogused on väikesed 10 -9 g. Selektiivsus on ära määratud potensiaaliga, saame muuta
potensiaale, seega saame määrata keerulisi segusid.
Farmaatsias kasutatakse metallide määramise, ka jodiidi, bromiidi, mõningate
vitamiinide, valuvaigistite ja palavikku alandavate ainete määramisel.
Klassifikatsioon
Meetodid.
Krüoskoopia.
Ebullioskoopia.
Termogravimeetria.
Kalorimeetria.
Termilised analüüsimeetodid

Termomeetriline tiitrimine.
Termilised analüüsimeetodid põhinevad aine faasisiirde temperatuuri mõõtmisel.
Klassifikatsioon:
1. Termomeetria – mõõdetakse kas aine sulamistemperatuuri (N: jää) või
keemistemperatuuri, konstantse rõhu juures on enned ainet iseloomustavad kindlad
suurused;
2. Termogravimeetriline meetod – põhineb aine massi mõõtmisel ainele rakendatud
erinevatel temperatuuridel.
3. Kalorimeetria – keemiliste reaktsioonide käigus eralduva või neelduva soojuse
koguse mõõtmine.
4. Termomeetriline tiitrimine – registreeritakse temperatuuri muutus sõltuvalt lisatud
titrandi kogusest.
Kasutades termomeetreid, mis registreerivad temperatuuri, kasutati Hg-termomeetreid
(paisumisel muudab metalne elavhõbe oma ruumala, Hg sammas nihkub kitasas
klaaskapillaaris ülespoole), kasutatav kuni 400ûC-ni. Kõrgemate temperatuuride puhul
sobivad teised metallid Indium, Gallium.
Nüüd on kasutusel:
termistoriga termomeeter,
termopaarelement termomeeter.
Termistotermomeeter – põhineb voolujuhi omadusel sõltuvalt temperatuurile muuta
oma takistust. Tavaliselt mõõdetakse sildlülituses olevatel takistitel pingelangust.
Termopaartermomeeter – koosneb kahest erinevast metallist, mis on kokku joodetud.
Tulemusena tekib mittekokkukeevitatud otstel pinge, mille suurus sõltuv kokkupandud
otste temperatuurist, mida saame mõõta kasutades millivoltmeetrit.

Kasutatakse ka infrapunaseid kiirguse andureid, mis registreerivad uuritava aine
kiirgusspektreid. Valides kindla lainepikkuse, saame siduda selle uuritava aine
temperatuuriga. Mõõdetavad temperatuurid asuvad vahemikus + 20ûC kuni mitu tuhat
kraadi.
Inimese keha temperatuuri skaneerimine selgitab välja kõrgema temperatuuriga
piirkondade olemasolu, mis on oluline vähi diagnostikas. Diagnostikat tehakse nahavähi
või rinnavähi avastamiseks.
Määratakse uuritava aine sulamistemperatuuri kasutades kapillaari (selles on uuritav aine,
mis kas tahkestub või muutub vedelaks olenevalt temperatuurist), mis asetatakse
termomeetri külge.
Meetodid
Meetodid põhinevad keemilise süsteemi vabaenergia muutumisel – Gibbsi vabaenergia
(∆G), mis on seotud süsteemi olekuga antud tingimustes. ∆G on kirjeldatav kahe
muutusega:
• Entalpia muutusega (H) – väljendab molekulide olekut;
• Temperatuur – seotud entroopia(S) muutusega (aine korrastatuse muutusega).
∆ G = ∆H
− T∆S
,
∆G – Gibbsi vabaenergia;
∆H – keemilise süsteemi entalpia muutus;
T – temperatuur;
∆S – keemilise süsteemi entroopia muutus.
R – -273,16ûC;
K – reaktsiooni tasakaalu konstant.
∆ G = −RT
ln K ,
∆G on seotud ka temperatuuriga. Temperatuurist sõltub paljude keemiliste protsesside
kulgemine. Protsessil neeldunud või eraldunud energia hulk näitab protsessi suunda.
Soojuse järsul eraldumisel võib tekkida plahvatus.
Temperatuuri registreerimisel on oluline seda teostada kindla rõhu juures – 1036 kPa
(normaalne rõhk). Kui seda tehakse teise rõhu juures, siis peab tegema ümberarvestused.
Krüoskoopia

Krüoskoopia põhineb ainete segu sulamistemperatuuri alanemisel sõltuvalt lisatava aine
molaarsest kontsentratsioonist.
Kaks ainet:
• Alusaine;
• Lisatav uuritav aine.
segu sulamistemperatuur väheneb.
Tüüpiline nähtus on libedus – et lund sulatada, lisatakse sellele soola , nt. teedele talvel,
seejuures tekkiva segu sulamistemperatuur alaneb ning tulemusena tekib lumest vee +
soola segu, mis on teedelt kõrvaldatav. Krüoskoopiline meetod võimaldab leida:
1. Uuritava aine molekulmassi;
2. Uuritava aine kontsentratsiooni ja massi.
M
x
= K
k
g
x
⋅1000 ,
∆t
⋅ g
s
a
M x – molekulmass;
K k – krüoskoopiline konstant;
g x – uuritava aine mass;
∆t s – sulamispemperatuuri muutus;
g a – alusaine mass.
K k = dioksaan = tsükliline eeter 4,7
tsükloheksaan = süsivesinik 20,2
kamper 40
Mida suurem on K k , seda täpsem on see meetod, seda täpsemalt saame määrata
molekulmassi,, ehk uuritava aine massi antud segus.
Ebullioskoopia
Ebullioskoopia põhineb uuritava aine lisamisel alusele (lahustile), millele järgneb saadud
segu keemistemperatuuri tõus (muutus), mis sõltub lisatava aine massist ehk
kontsentratsioonist. See sõltuvus on analoogne:
M
x
= K
e
gx
⋅1000 ,
∆t
⋅ g
k
a
K e – ebullioskoopiline konstant;
∆t k – keemistemperatuuri muutus.
K e = etanool 1,71
tolueen 3,33

nitrobensool 5,27
Kasutatakse:
1. Uuritava aine molekulmassi leidmiseks;
2. Uuritava aine iseloomu ja massi määramiseks.
Meetodite üldiseloomustus.
Põhinevad temperatuuri või selle muutuse registreerimises, saab määrata aine iseloomu
(mis aine on). Ei ole väga selektiivne. Krüoskoopia ja ebullioskoopia abil saab määrata
uuritava aine molekulmassi.
Kasutamine:
• Ainete identifitseerimine;
• Kvantitatiivne määramine.
Täpsus sõltub analüüsi tingimustest, rõhu konstantsusest. Kuna ∆t on atmosfääri rõhule
vähemkriitiline siis ebullioskoopia ja krüoskoopia on täpsemad kui teised faasisiirete
meetodid. Suhteline viga on 1-2%.
Termogravimeetria
Termogravimeetria põhineb aine massi registreerimisel, sõltuvalt tema temperatuurist.
Meetodit kasutatakse ainete struktuuri uurimisel.
Süsteem CuSO 4·5H 2 O. Alguses on mass püsiv, edasi m väheneb, eraldub 2 vee molekuli,
siis eraldub veel 2 vee molekuli, seejärel eraldub 1 vee molekul, peale mida tekib pikk
platoo. Peale platood eraldub SO 3 , siis O 2 ja viimaks jääb alles Cu 2 O.
Graafik annab infot aine koostise kohta, mis temperatuuril toimub aine molekuli
lagunemine.
Kalorimeetria

Kalorimeetria põhineb reaktsiooni käigus neelduva või eralduva soojushulga mõõtmisel.
Seda registreeritakse temperatuuri muutuse kaudu, kasutades termomeetreid ja
termopaare.
Uuritava keskkonnana kasutatakse kalorimeetrit, eralduv ja neelduv soojushulk neeldub
kalorimeetri keskkonnas. Kalorimeeter on varustatud temperatuuri mõõtmissüsteemiga,
mis on ühendatud arvutiga. Tekib integraalne kõver, mille järgi saab otsustada, milliste
ainetega on tegemist.
Termomeetriline tiitrimine.
Termomeetriline tiitrimine põhineb tiitrimise käigus eraldunud või neeldunud teatud
soojushulga mõõtmisel. Registreeritakse temperatuuri muutust, mis eraldub keskkonda.
NaOH
V
+ HCl ⎯⎯→ NaCl + H
2
O
Temperatuur suureneb, kuni NaOH on ära reageerinud. Lisades titranti, saab leida
temperatuuri maksimumi. Pärast stöhhiomeetria punkti saabumist hakkab süsteem
jahtuma, eralduv soojus läheb üle keskkonda.
Meetodit kasutatakse suurte kontsentratsioonidega ainete määramisel.
Positiivne omadus:
ei ole vaja kasutada indikaatorit.
Meetodite üldiseloomustus.
Meetodid on kasutusel eelkõige ainete füüsikalis-keemiliste omaduste registreerimisel,
uue ravimi iseloomustamisel – mingi rõhu juures määratakse ära tema sulamis- ja
keemistemperatuur.
Kromatograafilised karakteristikud.
Gaaskromatograafia.
Vedelikkromatograafia.
Planaarkromatograafia.
Migratsioonimeetodid

Elektroforees.
Mass – spektromeetria.
Migratsioonimeetodiks nimetame meetodit, kus toimub uuritava segu eraldamine
komponentideks kas ajas või ruumis enne kvalitatiivse või kvantitatiivse analüüsi
teostamist.
Meetodid:
1. Elektroforees – avastati esimisena W.Reussi poolt. Põhineb uuritavate ainete
eraldamisel kasutades elektrivälja. Uuritava aine molekulid viiakse ioonsele kujule
kasutades mitselle ja sobivat pH väärtust.
2. Kromatograafia – avastajaks M.Tswett, kes on töötanud ka Tartu Ülikoolis
botaanikaaia direktorina selle sajandi alguses. Põhineb uuritavate ainete eraldumisel
tänu retensiooninähtusele. Nt. Absorptsioon, adsorbsioon, ioonvahetus, eksklusioon,
kompleksimoodustumine, ligandivahetus. Meetod võeti praktikas kasutusele
esimesena.
3. Mass-spektromeetria – meetod ioonide eraldamiseks kasutades elektri-ehk
magnetvälja avastati 19 sajandi viimastel aastatel. Uuritavat ainet ioniseeritakse ning
tekkinud ioonid eraldatakse ioonide selektoris.
Kromatograafia meetodid jagunevad sõltuvalt protsessi teostamise eesmärgist:
1. Analüütilised meetodid – aine kvalitatiivne või kvantitatiivne analüüs;
2. Preparatiivsed meetodid – segude lahutamine komponentideks (ainete eraldamine
või puhastamine).
Protsessi teostamise järgi liigitatakse:
1. Eluendi ettevalmistamise süsteem – eluendi ülesandeks on kanda uuritava aine
molekulid läbi sorbendikihi või sorbendiga täidetud kolonni.
Eluendi tüübid:
• Gaasiline – H 2 , N 2 , Ar, He.
• Fluid (gaasilise ja vedela oleku vahepeal) – CO 2 lisanditega;
• Vedelik – CH 3 OH, CH 3 CN, C 6 H 12 .
Gaase hoitakse kas balloonides või toodetakse generaatorites.
Gaaside rõhu ja kulu reguleerimise vahendid: gaasireduktorid, ventiilid,
manomeetrid, kulumõõturid.

Eluent peab läbima süsteemi kindlal rõhul, kindlal kiirusel. Eluent ei tohi sisaldada
mehhaanilisi lisandeid – selleks on vaja eluenti filtreerida. Vedelike korral tohi nad
sisaldada lahustunud gaase, kuna kõrgsurvepump ei suuda gaasilist ainet pumbata.
Degaseerimisel kasutatakse ultraheli, vakumeerimist, kuumutamist, He
läbivoolutamist.
2. Proovi doseerimise plokk – uuritav aine doseeritakse eluendi voolu. Gaasilise
eluendi korral kasutatakse membraaniga varustatud aurustuskambrit. Vedelike
kasutamisel eluendina kasutatakse dosaatorkraane. Proovi dosaatorid võivad olla ka
automaatsed – karusell, kuhu “mehhaaniline käsi” paneb proove.
3. Lahutav süsteem – see on kas
• kolonn, mis on täidetud (nt. poorse täidisega) ja mille otstes on poorsed fritid (sõelad)
või
• kapillaarkolonn, mille seintele on kantud vedel faasi kile ehk poorne sorbent või
kujutab endast
• tasapinnalist plaati – tasapinnaline kolonn, mis on mõtteliselt lõhki lõigatud ja
tasapinnale painutatud, nt. poorne paber, polümeerne poorne kile.
Eristatakse:
• Plaankromatograafia:
- Kihtkromatograafia;
- Paberkromatograafia;
• Kolonn- ehk täidiskromatograafia;
• Kapillaarkromatograafia.
Lahutav süsteem peaks asetsema termostaadis (õhktermostaat, vedeliktermostaat või
mõni muu soojuskandja), temperatuur peaks olema kas konstantne (isotermiline
meetod) või teatud astmete kaupa ajas muudetav (temperatuuri programmi meetod).
4. Detektor – on seade kus analüütiline signaal muundatakse elektriliseks signaaliks ,
mille väärtus sõltub uuritava aine kontsentratsioonist.
Näiteks leekionisatsioondetektor – uuritav aine põleb H 2 leegis kõrgel temperatuuril,
moodustub ioonvool, mida registreeritakse.
Elektronhaarde detektoris kasutatakse radioaktiivset kiirgusallikat, leekfotomeeteris aine
põlemisel eraldunud valguskiirguse registreerimist,
UV-VIS spektrofotomeeteris eluendis oleva lahustunud aine molekulide omadust
absorbeerida kindla lainepikkusega valguskiirgust ,
Mass-spektromeeterilises detektoris elektri- või magnetväljas eraldatud ioonide poolt
poolt tekitatud ioonvoolu registreerimist.
5. Registreeriv süsteem – analüütilisest signaalist saadud pinge või voolu
registreerimisel kasutatakse kirjutit, mõõteriista, arvutit. Viimane võib olla ka juhtiva
funktsiooniga, kui tegemist on vastava registreerimis-ja juhtimisprogrammiga
varustatud arvutiga.
Kromatograafilised karakteristikud

Kasutusel on selektiivsuse mõiste, mis on sorbeeritavuse kaudu seletatav ja mille
mõõduks on retensiooni aeg t r või ruumala V r .
Retensiooni aeg t r on ajavahemik, mis kulub antud aine sisestamise hetkest kuni
analüüsitava aine maksimaalse kontsentratsiooni elueerimiseni lahutava süsteemi
väljundisse või detektorisse.
T 0 – süsteemne aeg;
V 0 – süsteemne ruumala. Võrdne eluendi ruumalaga, mis asub lahutavas süsteemis.
V r – eluendi kogus, mis kulub poole aine elueerimiseks läbi lahutava süsteemi, eeldusel,
et elueerimiskõver on sümmeetriline.
Elueerimine on aine voolutamine läbi lahutava süsteemi, eluent on gaasiline, fluidne või
vedelas olekus aine, millega uuritav aine läbi lahutava süsteemi kantakse.
Sorbeeritavus sõltub:
• Uuritava aine molekuli ja sorbtsiooni tsentris paikneva molekuli interaktsioonist ehk
vastasmõjust
• temperatuurist – aine sorbeerimisel eraldub soojushulk, mis kantakse ära eluendiga.
Temperatuuri tõstmisega saab aine sorbeeritavust vähendada. Gaaskromatograafias
kasutatakse temperatuuri programmi – temperatuuri muutmist ajas;
• kolonni pikkusest – mida pikem on kolonn, seda rohkem kulub aine elueerimiseks
aega, sest sorbtsiooni-desorptsiooni tsükleid on palju;
• interaktsiooni toimumiseks vajalikust ajast ja tema füüsikalisest olemusest.
Süsteemi mahtuvusfaktor – k’, arvestab sorbendi hulka lahutavas süsteemis. Sõltub
eluendi ruumalast, uuritava aine kontsentratsioonist sorbendis ja eluendis, retensiooni
ajast.
Vs
⋅ cs
k'
=
V ⋅ c
R
e
e
( 1 h ')
t = V +
0 e

( 1 ')
V R
= V 0
+ k
Suhteline liikuvus – R f .
R 1
= f 1 + k '
Mida suurem on erinevus ainetel sorbeerimisel, seda paremini saab aineid üksteisest
eraldada. Kolonni pikkust saab muuta. Sorbeerimisel saab valida mitmete mehhanismide
vahel: absorbtsioon, ioonvahetus – sõltub uuritava aine olemusest. Näiteks paljud ravimid
on optiliselt aktiivsed ained.
Kvantitatiivselt on võimalik kirjeldada ainete lahutamist kahte moodi:
1.
k2
'
α
2,1
= ;
k '
1
2. Difusiooni nähtus – ainete troonide laialivaldumine, molekulide eraldumine
mitmetes suundades. Difusiooni protsess sõltub:
• temperatuurist – mida kõrgem, seda inaktiivsem on difusioon ja aktiivsem molekulide
liikumine.
Variatsioon δ – näitab, kui suur on difusiooni poolt põhjustatud laialivalgumine.
On seotud lahutava süsteemi geomeetriaga. Mida pikem on kolonn, seda suurem
on variatsioon. Mida rohkem on aega, seda suurem on variatsioon.
• Kolonni pikkusest l – mida pikem kolonn, seda tõenäolisemalt taldriku kõrgus
väheneb. Taldriku suurus sõltub difusiooni tee pikkusest.
Teoreetilise
taldriku
kõrgus on
seotud
difusiooniga.
H
=
δ
l

Molekulide difusiooni tee pikkused on erinevad, sõltuvalt kuhu molekul difundeerub, kui
solvendi tera mõõdud on erinevad.
• Solvendi geomeetriast – mida väiksemad on osakesed, seda väiksem on taldriku
kõrgus.
• Sorbendi poorsusest – molekulil läheb aega, et poori lõppu jõuda. Difusiooni tee
pikkused on erinevad sõltuvalt pooride sügavusest. Kasulikumad difusiooni protsessi
seisukohast on laiemad ja madalamad poorid. Molekul võib olla kaetud vedelfaasi
kihiga, mis pole praktiliselt lahustuv ega lenduv.
• Kile paksusest – mida paksem on kile, seda rohkem kulub difusiooniks aega.
Sorbtsiooni suurendamiseks on parem kasutada paksusid kilesid.
• Eluendi voolu ebaühtlusest.
Laminaarne voolamine – eluendi molekulid liguvad mööda sirgjoont;
Turbulents – trajektoorid muutuvad. Mida väiksemad on osakesed, seda vähem
trajektoor muutub.
Van Deemteri võrrand – määrab ära, kuidas teoreetilise taldriku suurus sõltub lahutavas
süsteemis toimuvast difusioonist ja eluendi voo kiirusest.
B
H = A + c ⋅ u + ,
U
A – konstant, mis sõltub lahutatava süsteemi geomeetriast. Mida suurem on liikumise
voolukiirus, seda suurem on teepikkusest tingitud tsoonide laienemine.
u – eluendi voolukiirus, s.o. mahtkiirus (milline hulk eluenti läbib süsteemi ajaühikus).
c – sõltub kolonni täitvate osakeste mõõtmetest.
B – kirjeldab difusiooni protsessideks antud aega.
U

Kõvera kuju sõltub eluendi omadustest, diffusiooni konstandist, lahutava süsteemi
geomeetriast ja seda täitva sorbendi mõõtmetest, st. teralisusest.
Teoreetilise taldriku mõiste määratleb kolonni efektiivsuse. Sorbeeritus määrab ära, kui
kaugele tsoonid teoreetiliselt võiksid nihkuda.
R
s
( t − t )
2
R2
R1
= ,
W + W
R s – ainete eraldatus. Võib kirjeldada kui ainete retensiooni aegade erinevust.
2
1
Gaaskromatograafia
Eluendiks on gaasiline aine, näiteks H 2 , He, N 2 . Sorbendid olid algselt loodusliku
päritoluga, nt. diatomiidist, mis on poorne ja mida sõeludes eraldati välja teatud
fraktsioonid. Esimesed kolonnid olid plastist nüüd kasutatakse enamasti kvartsi, klaasi,
roostevaba terast, mis täidetakse teralise sorbendiga nt. silikageel (SiO 2 ), grafiteeritud
süsi (C), alumogeel (Al 2 O 3 ), polümeersed sorbendid (divinüülbenseeni ja stüreeni
kopolümeerid, akrülaadid, Tenax).
Laialt kasutatakse kapillaarkolonne, kus eraldi sorbente vaja ei ole.
Vedelfaasid on suure molekulmassiga polümeersed ühendid. Vedelfaase
iseloomustatakse polaarsusega. Mittepolaarsed on metüülsilikoon, suure molekulmassiga
süsivesinikud, nt. Squalan (Apieson). Polaarsed on polüestrid, polünitriilid.
Reaktsiooni tsentriks on –OH, karbonüül-, karboksüül-, CN-rühmad.
Vedelfaasi valik sõltub uuritava aine molekuli struktuurist. Amiinide, alkoholide,
ketoonide lahutamiseks sobivad rohkem polaarsed vedelfaasid.
Proovi sisestamine.
Gaasiliste ainete puhul kasutatakse gaasikraani või süstalt.

Kui uuritav aine on lahustatud sobivas solvendis, saab segu sisestamiseks kasutada
mikrosüstlaid, mahuga 0,1 kuni 10µl.
Leekionisatsiooni detektor – Leekionisatsiooni detektor põhineb vesiniku leegis
põlevate ainete poolt tekitatava ionisatsiooni voolu mõõtmisel.
Lineaarne sõltuvus ionistsiooni voolu ja aine kontsentratsiooni vahel kehtib vahemikus –
1pA-1µA.
Kasutamine:
1. Süsinikku sisaldavate ainete määramiseks, nt. atsetüülsalitsüülhape. Uuritav aine peab
olema lenduv antud temperatuuril ja ei tohi laguneda. Selleks, et suurendada ainete
lenduvust kasutatakse ainete derivatiseerimist, näiteks metüleerimist ja silüleerimist
dimetüüldiklorosilaaniga (CH 3 ) 2 SiCl 2 .
2. Metüleerimisel on . CH 3 OH – derivatiseeriv reagent. Võib kasutada ka diasometaani.
Leekionisatsiooniga saab määrata palju aineklasse, v.a. halogeene sisaldavaid aineid (nt.
kloroform – CHCl 3 , bromoform – CHBr 3 , halotaanid). Selliste ühendite määramiseks
sobib paremini elektronhaarde detektor.

Tekib ionisatsioon, voolu suurus väheneb. Alguses on N 2 molekulid β-allikast väljuvate
kiirete elektronide ehk β-osakeste poolt ioniseeritud. Uuritav aine, mille molekul
sisaldab elektronafiinset elementi (F, CI, Br...) neelab osa kiireid elektrone, mille
tulemuse ionistsioonivool väheneb. See detektor on väiksema lineaarse piirkonnaga –
1pA kuni1nA.
Elektronhaarde detektor on kasutatav heteroaatomeid sisaldavate ainete määramisel,
konjugeeritud kaksiksidemetega ainete määramisel, metallorgaanika määramisel.
Kasutades derivatiseerimisreaktsiooni, saame selektiivselt määrata uuritavaid aineid,
kasutades derivaate. Uuritavad ained: peptiidid, aminohapped, karboksüülhapped.
Soojusjuhtivusdetektor.
Uuritav aine ja eluent läbivad kambri, mis sisaldavad metallspiraali, millel takistustus
sõltub tema temperatuurist. Takistust läbib vool, tekib pinge, mille väärtus sõltub kambris
asuvast takisti temperatuurist. Soojuse äraandmine väheneb, kui mingit ainet lisada He
voolu. Antud kambris oleva spiraali takistus kasvab, tekib pinge, mida saame
registreerida. Saame määrata uuritava aine soojusjuhtivuse muutumist.
Lisaks He võib eluendina kasutada ka teist head soojusjuhtivat gaasi – H 2 (H 2 on ka
odavam kui He). Saame määrata nende ainete soojusjuhtivust, mis on väiksemad eluendi
omast.
Lineaarne tööpiirkond on 1nA-1µA.

Kasutusala: narkoosigaaside määramine, hapniku, süsihappegaasi, metaani, etanooli ja
atsetooni määramine.
Detektoreid on veel:
• Leek-fotomeetriline detektor – põhineb H 2 leegis ära põlenud aine ergastamisel
tekkinud valguse emissiooni mõõtmisel;
• Fotoionisatsiooni detektor – kasutatakse suure energiaga valguskvante, spetsiaalset
lampi, mis annab intensiivse UV-valguse.
• Termoioonne detektor – heteroaatomte määramiseks. Saab määrata lämmastikku ja
fosforit sisaldavaid ravimeid. Selektiivne detektor.
Gaaskromatograafiline meetod on kasutatav ravimite määramisel (palavikku alandavad,
narkootilised ained), mille molekulmass on kuni 300.
Vedelikkromatograafia
Kasutatakse eluendina solvente:
CH 3 OH + H 2 O
CH 3 CN + H 2 O
Atsetoon
C 6 H 14
CH 2 Cl 2
Dietüüleeter
Kolonnidena kasutatakse silikageeltäidisega kolonne. Analüütilise kolonni pikkus on 3-
250 cm, läbimõõt 1-4,6 mm, silikageeli osakeste mõõtmed 1-10 µm.
Silikageel võib olla poorne, poori mõõdud vahemikus 5-400 nm (poori läbimõõt). Võib
kasutada ka mittepoorset sorbenti. Puhas silikageel on kasutusel mittepolaarsete
solventidega (pentaan, diklorometaan, heksaan, heptaan). Sellised kolonnid kannavad
nimetust normaalfaas kolonnid – solvent on polaarsem kui lahusti ehk eluent.
Lisaks normaalfaasile on kasutusel pöördfaaskolonnid – silikageeli pinnal on seotud
hüdrofoobsed süsivesiniku radikaalid.

Sorbent on hüdrofoobse pinnaga. Võib kasutada polaarseid (vett sisaldavaid) solvente.
Kasutatakse ka fenüül-, tsüano-, diool- ja aminorühmi sisaldavaid fragmente.
Laetud pinnaga sorbente võib kasutada ioonkromatograafias – ioonvahetus sorbendid ehk
ioniidid. Kasutatakse stüreeni ja akrülaatide baasil valmistatud sorbente.
Stüreen + divinüülbenseen = kopolümeer sulfureeritakse kasutades väävelhapet ja
saadakse sulfokationiit.
- +
R-SO 3
-
R-SO 3 H +
seotud anioon
Me +
Positiivse laenguga rühmad saadakse näiteks stüreen-divenüülbenseeni kopolümeeride
klorometüülimisel ja järgneval amineerimisel:
CH 3
R – N + CH 3
CH 3
Sellised sorbendid on võimelised ioonvahetuseks, N: eluent – sool, sisaldab NaCl. Kui
tuleb teine ioon, mis sisaldab Br - -iooni, tõrjub see Cl — iooni välja.
Sõltub iooni afiinsusest ja tugevusest – kas ioon eraldub või mitte.
Proovi doseerimine.

Detekteerivad seadmed.
1. Ultraviolett nähtava valguse detektor – töötab uuritava aine molekuli poolt valguse
neelamise põhimõttel (absorbtsioonil).
UV-VIS töötab lainepikkusel 190-1000 nm. Lainepikkust saab valida filtri,
monokromaatori seadmisega. Detektori tundlikkus sõltub:
• Ekstinktsiooni koefitsendist ε;
• Optilise tee pikkusest l;
• Uuritava aine kontsentratsioonist c.
A = ε * c * l ex
Kasutatakse nii otsest kui kaudset määramismeetodit. Esimesel juhul on eluendi optiline
tihedus väike ning uuritaval ainel suur – seega saame absorptsiooni suurenemise. Teisel
juhul aga on eluendi optiline tihedus kõrge ning uuritav aine ei oma absorptsiooni antud
lainepikkuse juures – joonisel tähistatud punktiirjoonega.
2. Fluorestsentsdetektor – mõõdetakse aine molekulide ergastamisel kiirgunud valgust.

Parameetrid 10 -11 g/ml.
3. Refraktomeetriline detektor – põhineb valguse murdumisnähtusel. Minimaalne
määratav ainehulk on 10 -7 g/ml.
Kasutusvaldkond – suhkrute, optiliselt aktiivsete ainete, aminohapete määramine.
4. Elektrokeemiline detektor – põhineb uuritava aine molekuli oksüdatsioonil või
redutseerimisel kasutades elektrivoolu. Mõõdame tekkinud voolu väärtust.
Potentsiomeetriline, amperomeetriline tüüp.
Kasutusala – fenoolset tüüpi fragmente sisaldavate ravimite ja aminorühmade
ääramine.
5. Konduktomeetrilised detektorid – lahuse elektrijuhtivuse registreerimine.
Kasutusala – amiinid, karboksüülhapped ja ained, mis on võimalik viia ioonsele
kujule.
Minimaalselt määratavad ainehulgad – 10 -11 g/ml,
Tundlikuse ja selektiivsuse suurendamiseks võib kasutada uuritava aine molekuli
derivatiseerimist. Produktina saame intensiivsemate analüütiliste omadustega aine:
• Derivatiseerimine tehakse enne analüüsi teostamist;
• Lisatakse reagent peale uuritavate ainete lahutamist kolonnis. Saame tekkinud
derivaadid mõõta, kasutades standardset detektorit, nt. aminohapped, mille puhul
kasutatakse reagendina kas ninhüdriini ja orto-ftaalanhüdriidi.
Saame määrata erineva molekulmassiga ühendeid. Võib kasutada gradientset elueerimist
– annab suurema paindlikkuse teostamisel. Kasutusele on võetud ka massspektromeetriline
detektor.
Planaarkromatograafia
Plaankromatograafia on kromatograafiliste meetodite perre kuuluv ainete
lahutamise ja määramise meetod, mis võimaldab teostada keeruliste segude
komponentide kvalitatiivset ja kvantitatiivset analüüsi. Määratavad ained kantakse
mikrosüstla või spetsiaalse applikaatori abil sorbendikihile laigu või triibuna.
Sorbendikihiks võib kasutada klaas-, plast- või metallplaadile kantud peeneteralise

materjali (silikageeli, tselluloosi, alumiiniumoksiidi, ioniidi) kihti paksusega 0,05-0,2
mm. Sorbendi asemel võib kasutada ka poorset materjali (paberit, plasti jne.). Laigu või
triibu tsentri asukohta plaadil nimetatakse stardijooneks.
Ainete lahutamiseks asetatakse plaat otsapidi kromatografeerimisnõus
paiknevasse eluenti, mis kapillaarjõudude toimel hakkab liikuma piki sorbendi kihti
ülespoole. Eluendi, sorbendi ja lahutatavas segus olevate ainete molekulide vahel
eksisteerivate vastasmõjude tõttu toimub eluendi liikumise käigus segu lahutumine
komponentideks. Elueerimisprotsess lõpetatakse kui eluendi front on jõudnud plaadi
ülaservast5-10 mm kaugusele. See kaugus tähistatakse plaadil, ning seda joont
nimetatakse lõpujooneks. Eluendi poolt läbitud vahemik (elueerimistee x, mm) saadakse
stardijoone ja lõpujoone vahelise distantsi mõõtmisel.
Kasutada võib ka kahesuunalist elueerimist, mis seisneb selles, et esialgse
elueerimise järel plaat kuivatatakse ja asetatakse ta uude elueerimisnõusse 90 kraadise
nurga all võrrelduna eelmise elueerimise suunaga.
Lahutatud ainete nähtavaks tegemiseks (juhul kui nad ei ole värvilised)
kasutatakse mitmeid võtteid: keemilised reaktsioonid, fluorestsentsindikaatorite lisamine
sorbendikihti plaatide valmistamise käigus või nende lahustega plaadi pritsimine koos
järgneva vaatlusega ultraviolettvalguses.
Ainete kvalitatiivseks määramiseks kasutatakse ainete erinevat liikuvust seega
nende poolt läbitud vahemaa on samuti erinev. Ainelaigu tsentri kaugus stardijoonest x 1 ,
mm iseloomustab seega seda millise ainega on tegemist. Paremini iseloomustab aineid
nende liikuvus (suhteline migratsioon), mis leitakse lähtuvalt valemist

R f
=
X
X
1
0
Ainete kvantitatiivseks määramiseks kasutatakse laigu intensiivsust: mida suurem
on aine hulk segus, seda intensiivsem on laik ja mõningal määral ka laigu suurus: mida
suurem laik, seda rohkem on segus antud komponenti. Laikude intensiivsust hinnatakse
võrdlemisel uuritava aine(te) kindlate koguste laikude intensiivsusega kas visuaalselt või
densitomeetrit kasutades.
Densitomeetri skeem
Elektroforees
Elektroforees – avastati esimisena W.Reussi poolt kuid praktilist kasutamist leidis alles
peale Rootsi biokeemiku A. Tiseliuse töid. Põhineb uuritavate ainete eraldamisel
kasutades elektrivälja. Uuritava aine molekulid viiakse ioonsele kujule kasutades mitselle
ja sobivat pH väärtust.
Elektriväljas mõjuv laetud positiivse laenguga osakesele jõud (F e ), mis sõltub osakese
laengust q , elektrivälja tugevusest E.
Iooni liikumise kiirus sõltub elektrivälja tugevusest, iooni elektroforeetilisest liikuvusest
(µ e ), mis on seotud tema mõõtmete ja laenguga ning iooni ümbritsevast keskonnas ehk
puhvrist.
Liikumise tõttu tekkib vastassuunaline jõud F f , mis sõltuv osakese liikumiskiirusest,
keskkonna viskoosusest ŋ ja osakese läbimõõdust
Liikumisel teatud kiirusega on need jõud tasakaalus ning elektroforeetiline liikuvus on
väljendatav valemiga

q
µ
e
=
6πηr
Põhimõisteks on iooni elektroforeetiline liikuvus, iooni laengust (q) ja tema
geomeetrilistestest mõõdetest (r) ning keskkonna viskoosusest (ŋ) vastavalt eeltoodud
valemile
Tänapäeval kasutatavad elektroforeesi meetodid:
Tsoonelektroforees, mis teostatakse agaroosi, tärklise või polüakrüülamiid geeliga kaetud
tasapinnalisel plaadil või kolonnis,
Isoelektriline fokuseerimine, mis põhineb erinevaid isolektrilisi punkte omavate ainete
lahutamisel sobiva pH-ga puhvris,
Isotahhoforees kus ainete ioonid elektrivälja rakendamisel eralduvad tsoonideks, mis
liiguvad kindla kiirusega kahe puhvritsooni vahele,
Kapillaarelektroforees, milles protsess toimub kitsas kapillaaris elektroosmootses voos.
Kapillaarelektroforees – teostatakse väikese läbimõõduga kvartskapillaaris (umbes 0.1
mm). Puhver sukeldatakse anumasse, kuhu rakendatakse pinged. Detekteerimine toimub
läbi kapillaari seina. Rakendatav pinge on palju kordi suurem (15-25 kV) tavalisest (100-
1000 V).
Proovi doseerimine toimub kas hüdrostaatilist meetodit või elektrokineetilist meetodit
kasutades::
1) hüdrostaatiline asetus – nõu prooviga tõstetakse kõrgemale puhvri nõust;
2) elektrokineetiline – rakendatakse pinge, mille tulemusena proov siseneb kapillaari.
Mitsellarne meetod võimaldab eraldada ka neutraalseid molekule. Kasutatakse ioonpaar
reagente, mille molekulil on ühes otsas laengut omav rühm ja teises pikk süsivesiniku
ahel, mis seondub netraalsete proovi molekulidega.

Mass – spektromeetria
Mass-spektromeetria kuulub migratsioonimeetodite hulka. Meetodi puhul aine
ioniseeritakse ja tekkinud ioonid eraldatakse kas elektri või magnetvälja mõjul.
Esimesed katsed tehti 1898 Wieni poolt. Katseid tehti ka 1912 – Thomson, 1918 –
Dempster, 1919 – Astor. Nad kasutaseid seda nähtust isotoopide uurimiseks (N: süsinikul
on C 14 , C 12 , C 13 jne, vesinikul H 2 , D 2 , T 2 ). Mass-spektromeetria on seotud
tuumatehnoloogia arendamisega. 1950-60 – alustati farmaatsias mass-spektromeetria
kasutamist, mis hakkas eriti intensiivistuma 1980-ndatel.
Uuritava aine ioniseerimiseks kasutatakse mitmeid meetodeid:
1. EI – (Electron Impact) elektronlöök. Kasutatakse suure energiaga elektronkiirt (N:
televiisori ekraanil). Suure energiaga elektronide poolt tekivad positiivse laenguga
ioonid.
− + −
M + e → M + 2e
Tavaliselt kasutatakse elektronenergiat 70 eV. Elektronenergia suurus sõltub sellest,
milline on väljatugevus elektroni emiteerimisel ja tema järgneval kiirendamisel
elektriväljas.
Põrke tulemusena tekivad positiivsed ioonid. Et protsess saaks toimuda, kasutatakse
vaakumsüsteemi, tavaliselt (õhu eemaldamiseks) on käigus kaheastmeline
pumpamissüsteem: õlirotatsioonpump (igapäevases elus külmkapp) ja
turbomolekulaar- või diffusioonpumpa. Turbomolekulaarpumbas pöörlevad labad
väga kiiresti (30000-50000 p/min). Labade poolt kaasahaaratud molekulid paiskuvad
tsentrifugaljõu tõttu ketaste ääre poole, kus nad õlirotatsioonpumpa sattuvad.

Difusioonpump – kütteelemendiga kuumutatakse õli (kõrge temperatuuriga
silikoonõli jne), keev õli aurustub ja kondenseerub , molekulid eraldatakse. Protsess
toimub pidevalt. Ei sisalda liikuvaid osi – odavam.
Saavutatav vaakum – 10 -6 -10 -7 mbar.
2. Ioonide separaator e. ioonide eraldaja – 2 magnetit või mähis, kuhu lastakse
elektrivool sisse, mis mõjutab positiivsete ioonide voogu.
Raadius sõltub magnetvälja tugevusest, ioonide massist ja kiirenduspingest.
Mass-spektromeetria põhivõrrand:
m – iooni mass;
Z – iooni laeng;
R – raadius;
H – elektromagnetväli;
U – kiirenduspinge.
2 2
m R ⋅ H
=
Z 2 ⋅U
,
2) Ioonlõks selektor – ion trap. Rakendatakse vahelduvpinget. Tekib resultantjõud.
Laengute muutus toimub kellaosutite liikumise suunas. Trajektoor hakkab liikuma
spiraali mööda. Iooni saab sellega kinni püüda – ioon ei suuda elektroodide vahemikust
lahkuda.
Pöörlemisraadius sõltub massi ja laengu suhtest.

3) Kvadrupol selektor -- rakendades vahelduvpinget kujuneb trajektor ka spiraali
kujuliseks. Kui sagedus ja elektrivälja tugevus on valitud õigesti, siis ioon saab lõpuni
minna.
4) Lennuaja detektor – ioonide massist sõltub nende kiirendamiseks kuluv aeg.
Kõigepealt jõuavad ioonid elektroodile, kus elektronvool tekib, kõigepealt suurema
laenguga ja väiksema massiga ioonid. Mida suurem on mass, seda hiljem antud ioon
jõuab.

3. Ioonide detektor – selektori läbinud ioonide registreerimine. Tavaliselt kasutatakse
elektronkordistit.
Saame 1 iooni
löögist kaskaadi
elektrone
registreerida.
Ioonide detektor on pasuna kujuline ja klaasist, millele pannakse aktiivne metalli kiht.
Töötavad ioonide paljundamise meetodil.
Lisaks elektronlöögile kasutataksde ka keemilise ionisatsiooni meetodit, kus protsess on
mitmeastmeline. Alguses ioniseeritakse CH 4 või NH 3 . molekul. Saame positiivse iooni,
mis ioniseerib uuritava aine molekuli:
CH 4 " CH 5
+
Tekib uuritava aine ioon, mis omandab prootoni ja tekib tagasi metaan.
M: + CH 5 + " M: H + CH 4
Tulemusena tekib positiivne ioon, mille mass on ühe ühiku võrra suurem esialgsest
molekulimassist.
On võimalik ka negatiivse keemilise ionisatsiooni mehhanism – uuritav aine neelab
negatiivse elektroni ja saame negatiivse laenguga iooni, mida on ka võimalik eraldada.
Absorbeeritud elektron peab olema küllaltki väikese elektronenergiaga.
M + e - " M -
Reagentgaasi ülesandeks on genereerida elektrone – elektronhaarde mehhanism.
Kasutatakse ka lasertehnoloogiat – MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption
Ionization). Uuritava aine molekul satub alusele, kuhu langeb laseri kiir, mis desorbeerib
molekuli. Uuritavast ainest tekib ioon. Antud meetod on kasutusel vedelikkromatograafia
ja mass-spektromeetria rakendustel.
Tekkiv analüütiline signaal on seotud tekkiva ioonvooluga. Tekib summaarne ioonvool –
TIC – kõikide ioonide summa. Et eraldada välja üksikud ioonid, tuleb skaneerida.

Kõige suurema intensiivsusega ioon võetakse 100 %-ks. See võib olla ka molekulaarioon
või väärtusega (m + 1). Võivad tekkida väiksema laenguga fragmendid ja
stabiilsemadmolekulid (nt. aromaatsed ühendid, C 6 H 6 ), mis praktiliselt ei fragmenteeru.
SIM – meetod (Single Ion Monitoring) – teame ette millise massi ja laengu suhtega
ioone välja selekteeritakse. Meetod on üksikute ioonide registreerimiseks. Tundlikum kui
TIC.
Mass-spektromeetria kasutusvaldkonnad:
1. Ravimite analüüsi meetod – ravimite toimeainete määramiseks;
2. Ravimite metaboliitide (laguproduktide) uuringud, kui realisatsiooni tähtaeg
hakkab lähenema. Kasutatake kui pakend on kehv või ravim tundub ohtlik;
3. Dopingu kontroll;
4. Kui viia sisse märgitud aatomeid, on võimalik täpsemalt määrata ravimi
toimeaineid.
Soovitatav kirjandus
1. H. Kuus "Analüütiline keemia. Kvalitatiivne analüüs", Tallinn, "Valgus", 1990.
2. H. Kuus "Abimaterjale kvalitatiivse keemilise analüüsi praktikumideks", Tartu,
1985,1981.
3. D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler Fundamentals of Analytical Chemistry, 1992
4. D.A. Skoog, J. L. Leary Principles of Instrumental Analysis, 1992