الرئيسية » مواضيع مميزة » تقنية جمع العينات للتحليل الكيميائي

تقنية جمع العينات للتحليل الكيميائي

يعد جمع عينة تمثل المادة المراد تحليلها جانبًا من جوانب الكيمياء التحليلية التي غالبًا ما لا يهتم بها الطالب التحليلي المبتدئ لأن العينات المسلمة إليه يُفترض أنها متجانسة و تمثل ما يراد تحليله. ومع ذلك ، يمكن أن تكون هذه العملية الجانب الأكثر أهمية في التحليل، فأهمية و دقة القياسات التحليلية يمكن تحديدها من خلال عملية أخذ العينات. و ما لم يتم أخذ العينات بشكل صحيح ، فإنها تصبح الحلقة الضعيفة في سلسلة التحليل، و قد تعتمد الحياة في بعض الأحيان على المعالجة السليمة لعينة الدم أثناء وبعد أخذ العينة، فإذا تم إعطاء المحلل عينة ولم يشارك بنشاط في عملية أخذ العينات ، فعندئذ يمكن أن تُنسب النتائج التي تم الحصول عليها إلى العينة «كما وردت». و كما ذكر سابقا يجب أن يتم تدوين ذلك عند تحليل العينة.
حددت العديد من الجمعيات المهنية تعليمات محددة لأخذ عينات من مواد معينة [على سبيل المثال ، الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (ASTM: www.astm.org) ، والرابطة الدولية للكيميائيين التحليليين الرسميين (AOAC International: www.aoac.org) ، و الجمعية الأمريكية للصحة العامة (APHA: www.apha.org)]. و من خلال التطبيق المناسب للخبرة والإحصاءات ، فإنه يمكن أخذ عينات من هذه المواد بدقة كما يمكن إجراء التحليل عليها. و لكن في كثير من الأحيان ، فإن الأمر متروك للشخص الذي سيقوم بعملية التحليل، و بالطبع تعتمد سهولة أو تعقيد أخذ العينات على طبيعة العينة.
و تتلخص المشكلة في ذلك حول الحصول على عينة تمثل الكل، و هذه العينة تسمى العينة الإجمالية. قد يختلف حجمها من بضعة جرامات أو أقل إلى عدة أرطال و ذلك اعتمادًا على نوع المادة المتوفرة. و بمجرد الحصول على عينة إجمالية تمثيلية (عينة تمثل المادة المراد تحليلها)، فقد يتعين تقليلها إلى حجم صغير بما يكفي ليتم التعامل معها و هذا يسمى تجهيز العينة. بمجرد الحصول على العينة ، سيتم تحليل جزء منها . و يسمى هذا الجزء عينة التحليل. و يمكن إجراء العديد من التحليلات المكررة على نفس العينة بأخذ أجزاء منفصلة منها .
في المختبر الطبي ، عادة ما تكون العينة الإجمالية مرضية للاستخدام كعينة لأنها ليست كبيرة و أيضا متجانسة (على سبيل المثال ، عينات الدم والبول). و عادة ما تكون عينة التحليل من بضعة مليلتر إلى جزء صغير من قطرة (بضعة ميكرولترات) من حيث الحجم . و فيما يلي نعرض بعض المشكلات المرتبطة بالحصول على عينات شاملة من المواد الصلبة و السائلة والغازات.

1. المواد الصلبة. إن عدم تجانس المادة ، والتباين في حجم الجسيمات ، وكذلك التباين ضمن الحبيبات نفسها يجعل من أخذ العينات من المواد الصلبة أكثر صعوبة من المواد الأخرى. فالطريقة الأسهل ولكن الأكثر موثوقية عادةً لأخذ عينة من المادة هي أخذ عينة عشوائية، وهي عينة واحدة مأخوذة عشوائيًا ويفترض أنها تمثل المادة الكلية. و لن تكون العينة العشوائبة مرضية إلا إذا كانت المادة التي يتم أخذها منها متجانسة. و للحصول على النتائج الأكثر موثوقية ، من الأفضل أخذ 1/50 إلى 1/100 من الحجم الإجمالي للعينة الكلية، ما لم تكن العينة متجانسة إلى حد ما. و كلما كان حجم الحبيبات أكبر ، كان يجب أن تكون العينة الإجمالية أكبر.
إن الوقت الأسهل والأكثر موثوقية لأخذ عينات من الأجسام الكبيرة من المواد الصلبة هو أثناء نقلها. و بهذه الطريقة ، يمكن عادةً لأي جزء من المادة الكلية أن يكون معرضا لأخذ العينات. وبالتالي، يمكن إجراء أخذ عينات منهجي للحصول على عينات مكررة تمثل جميع أجزاء الكتلة الصلبة .
عند تحميل أو تفريغ أكياس الأسمنت ، يمكن الحصول على عينة تمثيلية بأخذ كيس من كل خمسين كيس أو نحو ذلك أو بأخذ عينة من كل كيس. و في نقل الحبوب بواسطة عربة يدوية ، يمكن أخذ حمل عربة بالكامل أو مِلْءُ مِجْرَفَة من كل عربة . و من ثم يتم الجمع بين كل هذه العينات لتشكيل العينة الإجمالية.

2. السوائل. تميل العينات السائلة إلى أن تكون متجانسة ويكون الحصول على العينات التمثيلية منها أسهل بكثير، و عادة ما تختلط السوائل بالانتشار ببطء شديد ، لذلك يجب رجها للحصول على خليط متجانس. أما إذا كانت المادة متجانسة بالفعل ، فستكون عينة عشوائية واحدة كافية. و لجميع الغايات العملية ، فهذه الطريقة تعتبر مرضية لأخذ عينات الدم. كما تختلف بعض العينات في تكوينها وقت أخذها ، كما هو الحال بالنسبة لعينات البول ، لذلك فإن مجموعات عينات البول على مدار 24 ساعة هي بشكل عام أكثر تمثيلا من «عينة موضعية» واحدة.
ومع ذلك ، فإن توقيت أخذ عينات السوائل البيولوجية مهم للغاية، فتكوين الدم مثلا يختلف بشكل كبير قبل وبعد الوجبات ، وفي العديد من التحليلات يتم جمع عينة الدم بعد صيام المريض لعدة ساعات، كما يمكن إضافة المواد الحافظة مثل فلوريد الصوديوم للحفاظ على الجلوكوز ومضادات التخثر إلى عينات الدم عند جمعها.
و يمكن تحليل عينات الدم على أنها عينات دم كاملة ، أو يمكن فصلها لإنتاج البلازما أو المصل وفقًا لمتطلبات التحليل الخاص. الأكثر شيوعًا ، سيكون تركيز المادة خارج الخلايا الحمراء (التركيز خارج الخلية) مؤشرًا مهمًا على الحالة الفسيولوجية ، وبالتالي يتم أخذ المصل أو البلازما للتحليل.
إذا كانت العينات السائلة غير متجانسة ، وإذا كانت صغيرة بما يكفي ، فيمكن هزها وأخذ عينات منها على الفور، فمثلا قد تكون هناك جزيئات في السائل تميل إلى الاستقرار و بالتالي يجب أخذ العينات منها على الفور بعد خضها . كما أنه من الأفضل أخذ عينات من الأجسام الكبيرة للسوائل بعد النقل أو ، إذا كانت في أنبوب ، بعد المرور عبر مضخة عندما خضعت لخلط شامل، و يمكن أخذ عينات من السوائل الثابتة الكبيرة باستخدام جهاز أخذ العينات «لص» ، وهو جهاز للحصول على أجزاء من السائل على مستويات مختلفة. و من الأفضل أن تأخذ العينة على أعماق مختلفة بشكل قطري ، وليس من أعلى لأسفل بشكل مستقيم. كما يمكن تحليل عينات السوائل المنفصلة بشكل فردي وجمع النتائج ، أو يمكن دمج العينات بعينة إجمالية واحدة وتكرار التحليلات التي يتم إجراؤها. من المحتمل أن يكون هذا الإجراء الأخير مفضلًا لأن المحلل سيكون لديه فكرةٍ ما عن دقة التحليل.

3. الغازات. تتضمن الطريقة المعتادة لأخذ عينات الغازات أخذ العينات في حاوية مفرغة من الهواء، وغالبًا ما يتم استخدام علبة فولاذية غير قابلة للصدأ معالجة بشكل خاص أو كيس مصنوع من مادة من مادة البولي فينيل فلوريد الخاملة (Tedlar). و يمكن جمع العينة بسرعة (سحب عينة) أو على مدى فترة طويلة من الزمن ، باستخدام فتحة صغيرة لملء الكيس ببطء، كما أن العينة العشوائية مرضية في كثير من الحالات، فعند جمع عينة من التنفس ، على سبيل المثال ، قد ينفخ الشخص في كيس مفرغ أو أو النفخ بالون مايلر. و يمكن تجميع عادم السيارات في كيس بلاستيكي كبير مفرغ من الهواء.
و قد تكون العينة مُفرطة التشبع بالرطوبة بالنسبة لدرجة الحرارة المحيطة التي تكون فيها حاوية العينة. لذك فإن الرطوبة سوف تتكثف في حاوية أخذ العينات بعد جمع العينة وستتم إزالة المادة التحليلية (على سبيل المثال ، الأمونيا في التنفس أو حمض النيتروز في عادم السيارة) بواسطة الرطوبة المكثفة. لذلك يجب تسخين حاوية العينة ونقل العينة عبر خط نقل ساخن إذا كان سيتم استرداد المادة المراد تحليلها.
وقد يتطلب الامر أو لا إلى معرفة حجم عينة الغاز الإجمالية المجمعة، ففي كثير من الأحيان ، يتم قياس تركيز مادة تحليلية معينة في عينة الغاز ، وليس الكمية. كما ستكون درجة حرارة وضغط العينة ، بالطبع، مهمين في تحديد الحجم وبالتالي التركيز.
و تقنيات أخذ عينات الغاز المذكورة هنا لا تتعلق بالغازات المذابة في السوائل ، مثل CO2 أو O2 في الدم، حيث يتم التعامل مع هذه العينات كعينات سائلة ثم يتم التعامل معها وفقًا لذلك لقياس الغاز في السائل أو لتحريره من السائل أو إطلاقه من السائل قبل القياس.

مقالات قد تفيدك :

عن Akram Amir El Ali

استاذ الكيمياء التحليلية ومصمم غرافيك

شاهد أيضاً

بوسترات (لوحات) كيميائية بدقة عالية

بوسترات (لوحات) كيميائية بدقة عالية لوحة (بوستر) كيمياء الشاي لوحة (بوستر) كيمياء الشوكولاته لوحة (بوستر …

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.