VÝZKUM A VÝVOJ
ELEKTROANALYTICKÉ METODY V PRŮTOKOVÉM USPOŘÁDÁNÍ – PRŮTOKOVÁ INJEKČNÍ ANALÝZA S ELEKTROCHEMICKOU DETEKCÍ BAREK J. 1 , LABUDA J. 2 1 Univerzita Karlova, Přírodovědecká fakulta, Katedra analytické chemie, UNESCO laboratoř elektrochemie životního prostředí, barek@natur.cuni.cz 2 Slovenská technická univerzita v Bratislave, Fakulta chemickej a potravinárskej technologie, Ústav analytickej chémie, jan.labuda@stuba.sk Tento článek je věnován 100. výročí založení Katedry analytické chemie na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy v Praze, která patří k nejstarším katedrám analytické chemie na evropském kontinentu a k předním elektroanalytickým pracovištím v evropském prostoru vysokého školství.
3. Snížení problémů s pasivací pracovní elektrody vzhledem k odpla- vování reakčních produktů tokem kapaliny od jejich povrchu. 4. Snadná automatizovatelnost a nízké pořizovací a provozní náklady. 5. Kompatibilita s neustále rostoucími požadavky na „large scale high throughput monitoring“. 6. Kompatibilita s principy zelené analytické chemie daná menší spo- třebou organických rozpouštědel a chemikálií s případným negativním dopadem na životní prostředí. Na otázku, co brání širšímu rozšíření průtokových elektroanalytických metod v moderních prakticky orientovaných laboratořích, lze odpovědět následovně: 1. Malá informovanost o komerční dostupnosti potřebné instrumentace a o jejích parametrech. 2. Složitější optimalizace vyžadující optimalizaci jak podmínek pro průtok nosné kapaliny či mobilní fáze, tak i optimalizaci podmínek pro vlastní elektrochemickou detekci, které nemusí být vždy kompatibilní. 3. Nedostatek odborníků bezpečně zvládajících tuto problematiku. Zatímco problémy související s bodem 2 a 3 musí řešit střední i vysoké školy zabývající se přípravou nové generace analytických chemiků, na bod 1 lze snadno najít uspokojivé odpovědi při prohlídce webových strá- nek renomovaných výrobců elektroanalytické instrumentace či návštěvě jejich stánků na kvalitních výstavách typu českého Laborexpa, německé Analytiky či amerického Pittconu. Jako příklad lze uvést osvědčenou instrumentaci pro elektroanalytická měření v průtokových systémech firmy Metrohm známé zejména svojí mechanickou spolehlivostí v duchu osvědčených švýcarských tradic. Řadu užitečných detailů, týkajících se dostupné spolehlivé instrumentace průtokových elektroanalytických metod, lze nalézt na www stránkách této firmy (https://www.metrohm. com/cs_cz.html) a v reálu lze tuto moderní instrumentaci shlédnout i v demonstrační laboratoři firmy Metrohm na Katedře analytické che- mie PřF UK v Praze na Albertově (https://www.metrohm.com/cs_cz/ company/DEMO_LAB.html). V následujícím textu se zaměřím na FIA ED, jejíž hlavní výhodou při srovnání se spektrofotometrickou detekcí je vyšší selektivita daná výše zmíněnou skutečností, že mnohem nižší frakce organických sloučenin je elektrochemicky aktivní, zatímco jejich naprostá většina absorbuje v UV-VIS oblasti. Další výhodou může být i vyšší citlivost zvláště pokud využijeme metodu zastaveného toku v kombinaci s adsorpční akumulací sledovaného analytu na povrchu vhodně zvolené pracovní elektrody. Dále je dobré připomenout nízké pořizovací a provozní náklady, snadnou automatizovatelnost a tudíž menší podíl lidské práce a menší spotřebu činidel a rozpouštědel v souladu s požadavky zelené analytické chemie. A v neposlední řadě i skutečnost, že jejím duchovním otcem je Jarda Růžička, absolvent naší katedry. Na obr. 1 je celkové a časem ověřené uspořádání FIA ED systému dodá- vaného firmou Metrohm a na obr. 2 srdce tohoto zařízení, což je vlastní elektrochemická cela pro průtoková měření, dnes nejčastěji kompatibilní s komerčně dostupnými sítotiskovými elektrodami. Detailní informace
Důvodem pro sepsání tohoto příspěvku je nejen výše uvedené výročí naší katedry jako předního elektroanalytického pracoviště v České re- publice, ale i 65. výročí udělení Nobelovy ceny za polarografii profesoru Jaroslavu Heyrovskému (10. 12. 1959) a 90. výročí odvození Ilkovičovy rovnice s jejím nedozírným významem pro další rozvoj polarografické metody analýzy [1]. Považuji za vhodné připomenout, co dala polarografie moderní ana- lytické chemii: 1. První trvalý záznam dokládající průběh analýzy. 2. První princip měření závislosti signálu na určitém parametru, při- čemž poloha signálu poskytuje informaci o kvalitě analytu a jeho výška o kvantitě analytu (Tento princip se dnes používá u naprosté většiny analytických metod). 3. Metodu standardního přídavku, která se dnes rovněž používá u většiny instrumentálních analytických metod [2]. 4. První porovnání integrálního a diferenčního záznamu u instrumen- tální analytické metody, které se později rozšířilo prakticky do všech instrumentálních metod analýzy. 5. Teorii i praxi měření i-E křivek, bez nichž si dnes nedovedeme před- stavit studium koroze, elektrochemických článků či baterií. 6. Teoretické i praktické základy, bez nichž by byly nemyslitelné dnešní elektrochemické biosenzory, nanosenzory a „point of care“ a „point of need“ přenosné senzory. 7. Chromatopolarografii [3,4] jako předchůdce moderních separačních metod s elektrochemickou detekcí a obecně průtokových elektroanaly- tických metod. Mezi průkopníky moderních průtokových elektroanalytických metod nepochybně patří prof. R. Kalvoda [5] a prof. K. Štulík [6], spolu- zakladatelé UNESCO Laboratoře elektrochemie životního prostředí jako společného pracoviště Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy a Ústavu fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského AV ČR. Význam moderních elektroanalytických metod v průtokovém uspo- řádání podtrhuje i v současné době realizovaný projekt IUPAC “Elect- roanalytical flow through systems for monitoring of biologically active species and pollutants” (https://iupac.org/project/2023-010-2-500/) koordinovaný spoluautorem tohoto článku profesorem Janem Labudou. Tento článek lze považovat za diseminaci informací zdůrazňující význam jak tohoto projektu, tak i elektroanalytických metod v průtoku. Na otázku, jaké jsou výhody průtokových elektroanalytických metod v moderních prakticky orientovaných laboratořích, lze dát následující odpovědi: 1. Zkrácení doby analýzy při přechodu od vsádkové analýzy (desítky minut) přes průtokovou injekční analýzu (FIA, vyšší desítky vteřin) až po vsádkovou injekční analýzu (BIA, nižší desítky vteřin). 2. Zvýšení selektivity (kombinace elektrochemické detekce s HPLC, kdy mnohem menší podíl organických látek vykazuje elektrochemickou aktivitu nežli absorpci v UV oblasti).
8
CHEMAGAZÍN • 4 / XXXIV (2024)
Made with FlippingBook - PDF hosting