Nachweis von mehreren Schwermetallen 5/5 - Die Standardadditionsanalyse

Proben und Lösungen

Echte Proben haben den Nachteil, dass nicht alle Bestandteile bekannt sind. Biologische Proben enthalten oft viele verschiedene Proteine oder Substanzen. Fluss-, See- oder Meerwasser enthält eine Vielzahl von Mineralien oder organischen Stoffen. Das Gleiche gilt für Bodenproben.

Wenn bestimmte Analyten aus einer Lösung quantifiziert werden sollen, die eine Vielzahl von Substanzen enthält, besteht die Möglichkeit von Störungen. Die Störung kann in Form eines zusätzlichen Signals oder durch die Hemmung elektrochemischer Reaktionen auftreten. Ist die störende Substanz bekannt, lassen sich Gegenmaßnahmen entwickeln, beispielsweise das Maskieren, Ausfällen oder Zersetzen der störenden Substanz oder die Entwicklung eines Sensors mit höherer Selektivität. Beispiele für bekannte Störungen sind Ascorbinsäure (Vitamin C) bei der Glukoseanalyse (Blutzucker) oder Chlorid beim magnetometrischen quantitativen Nachweis von Eisen(II) und Eisen(III).

Standard-Additionsmethode

Viele Proben bieten diese praktischen Informationen jedoch nicht. Bergseen können beispielsweise je nach den umgebenden Mineralien sehr unterschiedliche Metallionen enthalten. Eine gängige Methode zur Durchführung einer Messung, die viele dieser Einflüsse kompensiert, ist die Standardadditionsmethode. Für diese Messung wird zunächst die Probe aufbereitet, gegebenenfalls verdünnt und gemessen. Anschließend wird ein kleines Volumen einer Standardlösung, die den Analyten enthält, zugegeben. Sobald die Lösung homogen ist, wird sie erneut gemessen. Nur die Signale für die gewünschten Analyten werden ansteigen. Die Standardlösung wird mindestens noch einmal zugegeben und das Signal aufgezeichnet. Üblicherweise werden drei Zugaben der Standardlösung vorgenommen.

Anschließend wird das Signal bzw. die Stromantwort in Abhängigkeit von der Konzentration des zugesetzten Analyten grafisch dargestellt. Wie im vorigen Kapitel erwähnt, sollten alle Messungen im linearen Bereich des Sensors durchgeführt werden. An die Datenpunkte wird eine Gerade angepasst. Eine tatsächliche Analytkonzentration von 0 sollte zu einer Stromantwort von 0 führen, doch da sich die Probe am Nullpunkt der x-Achse befand, ist die gemessene Stromantwort größer als 0.

Es ist leichter vorstellbar, dass die gesamte lineare Anpassung der Daten, die nur gegen die zugesetzte Konzentration aufgetragen wurden, im Vergleich zu einer Darstellung der Daten gegen die tatsächlich vorhandene Konzentration zu kleineren Werten verschoben ist. Wird diese Verschiebung bestimmt, ist die Konzentration der Probenlösung bekannt. Es ist bekannt, dass die lineare Anpassung die x-Achse an dem Punkt schneidet, an dem die tatsächliche Konzentration 0 beträgt. Somit entspricht die Differenz zwischen dem Schnittpunkt mit der x-Achse und dem 0-Punkt des Diagramms in Abhängigkeit von der zugesetzten Konzentration der Konzentration der Probe (siehe Abbildung 4.1).

Trotz des aufwändigeren Versuchsprotokolls ist die Standardaddition dank der Kompensation von Matrixeffekten eine beliebte Methode. Einige Analysesoftwareprogramme bieten eine automatisierte Darstellung der Standardaddition an. Das gilt auch für PSTrace. Der Analysemodus kann die Berechnungen für den Anwender übernehmen. Diese Berechnungen sind zwar nicht schwierig, aber mühsam und bergen ein hohes Risiko für Rechenfehler, sodass sie sich gut für die Übernahme durch den Computer eignen. Wie PSTrace im Analysemodus bedient wird, wird im nächsten Experiment beschrieben.