RU2111479C1 - Способ количественного анализа вещества - Google Patents
Способ количественного анализа вещества Download PDFInfo
- Publication number
- RU2111479C1 RU2111479C1 RU96119048A RU96119048A RU2111479C1 RU 2111479 C1 RU2111479 C1 RU 2111479C1 RU 96119048 A RU96119048 A RU 96119048A RU 96119048 A RU96119048 A RU 96119048A RU 2111479 C1 RU2111479 C1 RU 2111479C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mass
- free induction
- sample
- standard
- substance
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Использование: изобретение относится к физико-химическим методам анализа и может быть использовано для определения содержания каких-либо веществ в многокомпонентных образцах. Сущность изобретения: измеряют начальные амплитуды сигналов свободной индукции исследуемого образца и эталона известной массы, определяют массу исследуемого образца, рассчитывают теоретически или измеряют экспериментально два калибровочных коэффициента: первый, равный отношению начальной амплитуды сигнала свободной индукции единицы массы анализируемого вещества к начальной амплитуде сигнала свободной индукции единицы массы эталона, и второй, равный отношению начальной амплитуды сигнала свободной индукции единицы массы всех остальных компонентов, входящих в состав исследуемого образца (за исключением анализируемого вещества), взятых в той же пропорции, что и в исследуемом образце, к начальной амплитуде сигнала свободной индукции единицы массы эталона и определяют содержание анализируемого вещества в исследуемом образце по формуле.
Description
Изобретение относится к физико-химическим методам анализа и может быть использовано во всех областях науки, техники и промышленности, в которых требуется определение содержания каких-либо веществ в исходных, промежуточных и конечных продуктах.
Одним из современных методов количественного анализа является импульсный метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР). В этом методе мерой количества вещества является амплитуда сигнала свободной индукции (ССИ), возбуждаемого коротким радиочастотным импульсом на частоте резонанса ядер исследуемого вещества, помещенного в постоянное магнитное поле.
Известны способы количественного анализа, основанные на разложении ССИ на компоненты с различными временами релаксации, нахождения их амплитуд и определения состава исследуемого образца по соотношению амплитуд компонент ССИ. Примером может служить способ определения остаточной влажности в сухих веществах [1], основанный на регистрации всей видимой части ССИ, нахождении амплитуд медленной и быстрой компонент ССИ в нулевой момент времени путем экстраполяции и определении остаточной влажности по линейной зависимости, аргументом которой является отношение между амплитудами медленной и быстрой компонент ССИ. Различное содержание резонансных ядер в единице массы воды и сухого остатка учитывают в известном способе, вводя калибровочный коэффициент, равный удельному массовому содержанию протонов в сухом остатке относительно воды, который либо рассчитывают теоретически, или измеряют экспериментально.
Недостатком известного способа является необходимость регистрации большого числа экспериментальных точек на ССИ, что ведет к усложнению измерительной аппаратуры. Кроме того, разделение ССИ на компоненты затруднено при близких временах релаксации отдельных компонент, что ведет к снижению точности анализа. Для разных образцов форма компонент ССИ различна и может изменяться при изменении состава образца. Это требует предварительных исследований формы ССИ и затрудняет автоматизацию измерений. В некоторых случаях, например, при наличии быстрого химического обмена между различными молекулами исследуемого образца ССИ является однокомпонентным, что делает применение известного способа невозможным.
Известны также способы количественного анализа, не требующие разложения ССИ на компоненты и основанные на измерении амплитуды ССИ от исследуемого образца и эталона. Например, известен способ определения нефтеводонасыщенности горных пород [2], включающий измерение амплитуд ССИ от исследуемого образца и эталона известной массы и определение массы жидкости в образце по формуле:
m1=A•mэ/Aэ ,
где
m1 - масса жидкости в образце;
A и Aэ - амплитуда ССИ соответственно от образца и эталона;
mэ - масса эталона.
m1=A•mэ/Aэ ,
где
m1 - масса жидкости в образце;
A и Aэ - амплитуда ССИ соответственно от образца и эталона;
mэ - масса эталона.
Так как для определения начальной амплитуды ССИ достаточно провести измерения величины сигнала в небольшом числе (3-5) точек на его начальном участке, где отношение "сигнал/шум" наибольшее, то известный способ позволяет снизить требования к измерительной аппаратуре и повысить точность анализа.
Недостатком известного способа является необходимость подбора для каждого типа образцов эталона соответствующего состава, так как формула 1 справедлива лишь при однотипности состава жидкости образца и эталона. Кроме того, известный способ не может быть использован в тех случаях, когда в состав исследуемого образца кроме анализируемого вещества входят другие компоненты, содержащие резонансные ядра.
Целью настоящего изобретения является расширение диапазона исследуемых образцов при использовании эталона постоянного состава.
Для этого измеряют начальные амплитуды ССИ исследуемого образца и эталона известной массы, определяют массу исследуемого образца, рассчитывают теоретически или измеряют экспериментально два калибровочных коэффициента: первый (K1), равный отношению начальной амплитуды ССИ единицы массы анализируемого вещества к начальной амплитуде ССИ единицы массы эталона и второй (K2), равный отношению начальной амплитуды ССИ единицы массы всех остальных компонентов, входящих в состав исследуемого образца (за исключением анализируемого вещества) и взятых в той же пропорции, в которой они содержатся в исследуемом образце, к начальной амплитуде ССИ единицы массы эталона и определяют содержание анализируемого вещества в исследуемом образце по формуле:
m1=(A•mэ/Aэ-K2•m)/(K1- K2),
где
m1 - масса анализируемого вещества в образце;
A и Aэ - амплитуды ССИ соответственно от образца и эталона;
m и mэ - массы соответственно образца и эталона;
K1 и K2 - калибровочные коэффициенты соответственно первый и второй.
m1=(A•mэ/Aэ-K2•m)/(K1- K2),
где
m1 - масса анализируемого вещества в образце;
A и Aэ - амплитуды ССИ соответственно от образца и эталона;
m и mэ - массы соответственно образца и эталона;
K1 и K2 - калибровочные коэффициенты соответственно первый и второй.
Пример 1. Предлагаемым способом определяли содержание мочевины (NH2)2CO в модельном образце водного раствора известной (произвольной) концентрации. Раствор готовили растворением 1,95 г мочевины в 5,77 г воды. Масса исследуемого образца, таким образом, составляла 7,72 г. В качестве эталона использовали образец дистиллированной воды массой 7,05 г. Измерения начальной амплитуды ССИ проводили на малогабаритном ЯМР релаксометре, работающем на частоте резонанса протонов 5,6 МГц. Были получены следующие значения: A = 223, Aэ=226. Коэффициент K1 рассчитывали по формуле: K1= nмμв/μмnв, , где nМ и nВ - количество протонов в молекуле мочевины (nМ=4) и в молекуле воды (nВ=2), μм и μв - молярные массы мочевины ( μм = 60 г/моль) и воды ( μв = 18 г/моль). Получили K1= 0,6. Коэффициент K2 в данном случае равен 1, так как вторым компонентом исследуемого образца является вода - эталонное вещество. После подстановки параметров в формулу 2 получили измеренное значение массы мочевины в исследуемом образце m1=1,91. Относительная погрешность измерения составила ε = (1,91 - 1,95)•100%/1,95 = -2,1%.
Известные способы в данном случае не могут быть использованы, так как 1) сигнал ЯМР является однокомпонентным из-за быстрого химического обмена протонами между группами -NH мочевины и группами -OH воды; 2) резонансные ядра (1H) входят в состав обоих компонентов раствора.
Пример 2. Определяли содержание растворителя в набухшем образце синтетического каучука. Образец каучука массой 2,45 г подвергали набуханию в растворителе (хлороформ) в течение часа при комнатной температуре. После набухания масса образца увеличилась до 5,52 г. Таким образом, количество растворителя в исследуемом образце составляло 3,07 г. В качестве эталона использовали тот же образец дистиллированной воды, что и в примере 1. Калибровочные коэффициенты определяли измерением амплитуд ССИ образцов каучука, растворителя и эталона с известными массами. Получили: K1 = 0,77, K2 = 1,09. При измерении амплитуды ССИ исследуемого образца получили A = 90, Aэ = 226 и mэ = 7,05 г, как и в примере 1. После подстановки указанных значений в формулу 2 нашли содержание растворителя в исследуемом образце. Получили m1 = 3,17 г. Относительная погрешность измерения в данном примере составила ε = (3,17 - 3,07)•100%/3,07 = 3,3%.
Известные способы в данном случае не могут быть использованы, так как 1) сигнал ЯМР является многокомпонентным - универсальной методики анализа, гарантирующей достоверное разложение на компоненты и их идентификацию, для таких сигналов не существует; 2) резонансные ядра (1H) входят в состав обоих компонентов исследуемого образца.
Как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ позволяет при использовании единственного эталона проводить количественный анализ различных веществ в образцах, все компоненты которых содержат резонансные ядра. Погрешность измерения при этом не превышает 5%.
Литература
1. Щепкин В.Д., Волков В.Я., Руденко Ю.Г. Способ определения остаточной влажности в сухих веществах импульсным методом ядерного магнитного резонанса. Авторское свидетельство N 1497538 A 1, 30.07.1989, Бюл. N 28.
1. Щепкин В.Д., Волков В.Я., Руденко Ю.Г. Способ определения остаточной влажности в сухих веществах импульсным методом ядерного магнитного резонанса. Авторское свидетельство N 1497538 A 1, 30.07.1989, Бюл. N 28.
2. Руководство по определению коллекторских свойств горных пород и насыщающих их флюидов методом импульсного ядерного магнитного резонанса (ЯМР). РД-39-4-1070-84, Министерство нефтяной промышленности, 1984, с. 23.
Claims (1)
- Способ количественного анализа вещества, включающий измерение начальных амплитуд сигналов свободной индукции исследуемого образца и эталона известной массы и определение (теоретическое или экспериментальное) калибровочных коэффициентов, отличающийся тем, что измеряют массу исследуемого образца, определяют два калибровочных коэффициента: первый, равный отношению начальной амплитуды сигнала свободной индукции единицы массы анализируемого вещества к начальной амплитуде сигнала свободной индукции единицы массы эталона, и второй, равный отношению начальной амплитуды сигнала свободной индукции единицы массы всех остальных компонентов, входящих в состав исследуемого образца (за исключением анализируемого вещества), и взятых в той же пропорции, в которой они содержатся в исследуемом образце, к начальной амплитуде сигнала свободной индукции единицы массы эталона и определяют содержание анализируемого вещества в исследуемом образце по формуле
m1 = (A • mэ/Аэ - К2 • m)/(К1 - К2),
где m1 - масса анализируемого вещества в образце;
А и Аэ - амплитуды сигналов свободной индукции соответственно от образца и эталона;
m и mэ - массы соответственно образца и эталона;
К1 и К2 - калибровочные коэффициенты соответственно первый и второй.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96119048A RU2111479C1 (ru) | 1996-09-24 | 1996-09-24 | Способ количественного анализа вещества |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96119048A RU2111479C1 (ru) | 1996-09-24 | 1996-09-24 | Способ количественного анализа вещества |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2111479C1 true RU2111479C1 (ru) | 1998-05-20 |
RU96119048A RU96119048A (ru) | 1998-12-10 |
Family
ID=20185811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96119048A RU2111479C1 (ru) | 1996-09-24 | 1996-09-24 | Способ количественного анализа вещества |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2111479C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2558433C1 (ru) * | 2014-02-17 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Южный научный центр Российской академии наук (ЮНЦ РАН) | Способ определения количественного содержания дейтерия в воде и водных растворах |
-
1996
- 1996-09-24 RU RU96119048A patent/RU2111479C1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2558433C1 (ru) * | 2014-02-17 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Южный научный центр Российской академии наук (ЮНЦ РАН) | Способ определения количественного содержания дейтерия в воде и водных растворах |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4701705A (en) | NMR moisture measurements | |
US8093056B2 (en) | Method and apparatus for analyzing a hydrocarbon mixture using nuclear magnetic resonance measurements | |
Rata et al. | Self-diffusion measurements by a mobile single-sided NMR sensor with improved magnetic field gradient | |
Van As et al. | NMR methods for imaging of transport processes in micro-porous systems | |
Arola et al. | Use of nuclear magnetic resonance imaging as a viscometer for process monitoring | |
Sharp et al. | Determination of moisture content of wood by pulsed nuclear magnetic resonance | |
Rigger et al. | Certified reference material for use in 1H, 31P, and 19F quantitative NMR, ensuring traceability to the International System of Units | |
Peuravuori et al. | Critical comments on accuracy of quantitative determination of natural humic matter by solid state 13C NMR spectroscopy | |
RU2111479C1 (ru) | Способ количественного анализа вещества | |
CA2446129C (en) | Estimation of transversal motion of the nmr tool during logging | |
Conti | Proton magnetic relaxation dispersion in aqueous biopolymer systems: I. Fibrinogen solutions | |
Remaud et al. | Traceability in quantitative NMR using an electronic signal as working standard | |
Joseph et al. | The flip‐angle effect: A method for detection of sodium‐23 quadrupole splitting in tissue | |
Haas et al. | Motion in nitroxide spin labels: direct measurement of rotational correlation times by pulsed electron double resonance | |
Woodhouse et al. | Proton magnetic resonance in aqueous solutions of poly-l-lysine hydrobromide | |
Pauli et al. | Quantitative NMR of bioactive natural products | |
RU2690186C1 (ru) | Одновременное количественное определение глицерина и ацетата калия в водном растворе методом 1н ямр спектроскопии | |
RU2696370C1 (ru) | Способ измерения времени продольной релаксации в текущей среде | |
Pappas et al. | High-resolution proton nuclear magnetic resonance spectroscopy in the detection and quantitation of ethanol in human serum | |
RU2535515C2 (ru) | Способ определения расхода влажного газа | |
SU1043537A1 (ru) | Способ количественного определени жирности пищевых продуктов | |
Pappas et al. | High-resolution proton nuclear magnetic resonance spectroscopy in the detection of low molecular weight volatiles | |
SU1672327A1 (ru) | Способ определени пористости горных пород с помощью ЯМР-релаксометра | |
Tiwari et al. | Seed oil determination without weighing and drying the seeds by combined free induction decay and spin‐echo nuclear magnetic resonance signals | |
RU2053503C1 (ru) | Способ определения степени замещения целлюлозы |