CHEM-A1200 kurssin laboratoriotöiden tulosten yhteenveto syksy 2016

CHEM-A1200 kurssin laboratoriotöiden tulosten yhteenveto syksy 2016

Näyte Sundown Naturals Vaikuttava aine on kuivattu ferrosulfaatti FeSO 4. Valmistajan mukaan yksi tabletti sisältää 202 mg kuivaa ferrosulfaattia (325 mg liuoksena), mikä vastaa 65 mg rautaa. Ravitsemussuositusten mukainen päivittäinen raudan tarve: miehet 9 mg ja naiset 15 mg 2

Taulukko 1. Yhden tabletin keskimääräinen raudan massa [mg] Menetelmä / Ryhmä Gravimetria Titrimetria Liekki-AAS Spektrofotometria 1A 69,1 63,9 66,3 67,9 1B 69,2 66,7 68,5 63,9 1C 67,4 64,6 69,1 63,1 1D 67,4 66,3 62,2 65,6 1E 67,0 67,2 67,3 69,8 1F 71,6 66,5 66,1 62,8 2A 65,9 68,3 65,2 67,7 2B 66,5 63,7 68,5 72,2 2C 62,5 64,3 64,2 71,0 2D 68,6 66,8 72,1 64,9 2E 66,7 63,5 61,9 67,8 2F 69,0 65,1 67,3 66,2 Poikkeava tulos / mahdollisesti tiedetään virhe Kaikkia ei ole merkitty taulukkoon 3

Taulukko 1. Yhden tabletin keskimääräinen raudan massa [mg] Menetelmä / Ryhmä Gravimetria Titrimetria Liekki-AAS Spektrofotometria 3A 67,5 63,9 72,1 67,8 3B 63,2 67,1 68,1 64,8 3C 66,5 62,7 68,5 66,8 3D 66,2 65,8 70,2 66,5 3E 64,1 65,6 67,6 68,1 3F 68,2 67,1 68,7 63,6 4A 68,1 66,0 65,1 73,1 4B 67,1 66,6 66,1 67,7 4C 66,5 64,6 61,3 67,9 4D 68,0 67,1 68,0 65,5 4E 63,7 59,3 68,6 64,8 4F 65,5 65,3 67,7 63,0 Poikkeava tulos / mahdollisesti tiedetään virhe Kaikkia ei ole merkitty taulukkoon 4

Taulukko 1. Yhden tabletin keskimääräinen raudan massa [mg] Menetelmä / Ryhmä Gravimetria Titrimetria Liekki-AAS Spektrofotometria 5A 66,8 70,1 65,3 65,7 5B 67,6 66,4 64,8 73,2 5C 66,3 64,3 63,9 71,5 5D 67,0 65,4 74,0 63,0 5E 68,5 67,5 62,4 68,8 Rästi1/rästi2 67,3/65,9 66,9 66,6 / 67,3 64,4 Keskiarvot* 67,0 65,6 67,0 67,0 Tabletin keskim. massa 0,31012 0,30886 0,30845 0,30844 Kaikkien eri menetelmillä saatujen tulosten keskiarvo: 66,6 mg ja keskihajonta 2,6 mg (2015: 67,1 mg ja 2,3 mg) *Keskiarvot sisältävät kaikki tulokset Laitoksen nimi 5

Tabletin massan vaikutus raudan massaan Kuva 1. Tabletin keskimääräinen raudan massa tabletin massan funktiona (viikkojen 43, 44, 45, 46 ja 47 tulokset). 6

Taulukko 2. Tablettien keskimääräinen rautapitoisuus [mg/g] Menetelmä / Ryhmä Gravimetria Titrimetria Liekki-AAS Spektrofotometria 1A 218,4 213,7 215,1 222,4 1B 219,7 214,0 222,4 217,5 1C 215,0 208,4 218,1 213,9 1D 218,7 214,0 213,1 215,7 1E 217,0 214,1 216,7 222,6 1F 229,2 211,7 224,9 206,5 2A 214,3 214,2 214,3 215,8 2B 213,7 207,5 218,1 225,9 2C 203,3 209,6 213,3 223,5 2D 219,1 215,5 225,6 214,7 2E 216,5 210,2 205,8 225,6 2F 219,6 209,0 211,2 215,3 Poikkeava tulos / mahdollisesti tiedetään virhe Kaikkia ei ole merkitty taulukkoon 7

Taulukko 2. Tablettien keskimääräinen rautapitoisuus [mg/g] Menetelmä / Ryhmä Gravimetria Titrimetria Liekki-AAS Spektrofotometria 3A 217,5 213,5 230,4 217,8 3B 205,4 214,7 222,8 213,2 3C 214,1 215,0 217,3 217,3 3D 213,9 210,7 223,2 215,5 3E 215,0 209,7 221,2 225,4 3F 216,2 215,5 222,6 211,4 4A 217,0 214,3 215,7 222,5 4B 215,1 213,5 218,8 222,1 4C 215,8 212,2 206,9 218,2 4D 218,8 216,0 217,0 211,7 4E 213,3 192,1 219,8 210,3 4F 212,3 210,0 223,8 210,6 Poikkeava tulos / mahdollisesti tiedetään virhe Kaikkia ei ole merkitty taulukkoon 8

Taulukko 2. Tablettien keskimääräinen rautapitoisuus [mg/g] Menetelmä / Ryhmä Gravimetria Titrimetria Liekki-AAS Spektrofotometria 5A 214,6 217,4 205,0 213,7 5B 216,4 215,7 213,3 217,7 5C 213,7 211,5 212,2 221,4 5D 214,0 213,1 227,1 206,9 5E 216,1 216,0 209,8 222,3 Rästi1/rästi2 217,8/215,8 218,4 219,7 / 218,4 214,0 Keskiarvot* 215,8 212,4 217,6 217,1 Kaikkien eri menetelmillä saatujen tulosten keskiarvo: 215,7 mg/g ja keskihajonta 5,5 mg/g (2015: 217,1 mg/g ja keskihajonta 5,5 mg/g) *Keskiarvot sisältävät kaikki tulokset Poikkeava tulos / mahdollisesti tiedetään virhe Kaikkia ei ole merkitty taulukkoon 9

Tabletin massan vaikutus raudan pitoisuuteen 215,7 mg/g Kuva 2. Tabletin keskimääräinen rautapitoisuus tabletin massan funktiona (viikkojen 43, 44, 45, 46 ja 47 tulokset). 10

Titrausnäytteet spektrofotometrialla 2016 / 2015: raudan keskim. massa [mg] Titrimetria Spektrofotometria Ero (%) 64,9 62,1-4,3 67,5 65,3-3,3 65,4 64,0-2,1 65,3 64,3-1,5 59,3 58,3-1,7 66,4 65,7-1,1 66,8 67,5 + 1,1 65,4 65,9 + 0,8 65,9 66,7 + 1,2 65,9 66,7 + 1,2 62,7 62,1-1,0 65,2 66,0 + 1,2 11

AAS näyte spektrofotometrialla: raudan keskim. massa [mg] AAS Spektrofotometria Ero (%) 65,3 67,5 + 3,3 63,9 63,2-1,1 69,1 67,4-2,5 64,2 62,6-2,5 68,5 68,2-0,4 61,3 64,1 + 4,0 62,4 63,2 + 1,2 65,5 63,2-3,4 67,3 66,8-0,8 65,3 67,5 + 3,3 66,3 65,3-1,5 66,2 66,8 + 0,9 12

Kalibroinnin vaikutus Spektrofotometrianäyte tulos kahdella eri kalibroinnilla Näytteen absorbanssi 0,560 fi 71,8 mg tai 68,6 mg!! 13

Kalibroinnin vaikutus kahden ryhmän AAS -näytteet tulos kahdella eri kalibroinnilla Ryhmän 1 näytteen absorbanssi 0,0650 fi 66,8 mg tai 65,9 mg!! Ryhmän 2 näytteen absorbanssi 0,0667 fi 68,5 mg tai 67,6 mg!! 14

Vertailu aikaisempien vuosien tuloksiin Taulukko 3. Yhden tabletin keskimääräinen raudan massa [mg] eri vuosina. Kaikkien ryhmien tulosten keskiarvo ja virheraja (95 % luotettavuus) Menetelmä / Ryhmä Gravimetria Titrimetria Liekki-AAS Spektrofotometria Keskiarvot 2016 67,0 ± 0,7 65,6 ± 0,7 67,0 ± 1,0 67,0 ± 1,1 Tabl.massa 0,31012 0,30886 0,30845 0,30844 Keskiarvot 2015 66,4 ± 0,5 65,9 ± 0,7 69,0 ± 1,0 67,3 ± 1,1 Tabl.massa 0,30941 0,30850 0,30811 0,30944 Keskiarvot 2014 66,5 ± 0,7 66,3 ± 0,7 66,4 ± 1,0 65,9 ± 1,0 Tabl.massa 0,31038 0,31150 0,30506 0,30848 2014 oli eri tablettierä kuin 2015 ja 2016 Laitoksen nimi 12/12/2016 15

Taulukko 4. Tablettien keskimääräinen rautapitoisuus [mg/g] eri vuosina. Kaikkien ryhmien tulosten keskiarvo ja virheraja (95 % luotettavuus) Menetelmä / Ryhmä Gravimetria Titrimetria Liekki-AAS Spektrofotometria Keskiarvot 2016 215,8 ± 1,5 212,4 ± 1,7 217,6 ± 2,1 217,1 ± 2,0 Keskiarvot 2015 214,5 ± 3,0 213,7 ± 1,0 224,3 ± 2,5 218,2 ± 2,2 Keskiarvot 2014 214,0 ± 1,5 213,1 ± 1,2 218,6 ± 2,8 213,4 ± 1,9 2014 oli eri tablettierä kuin 2015 ja 2016 Laitoksen nimi 12/12/2016 16

Näytteen massan vaikutus Menetelmä Spektrofotometria AAS Titraus Gravimetria Tablettien massojen keskiarvo [g] Fe:n keskim. massa [mg] Fe-pitoisuus [mg/g] 0,30844 67,0 217,1 0,30845 67,0 217,6 0,30886 65,6 212,4 0,31012 67,0 215,8 17

Eräitä kvantitatiivisia menetelmiä Menetelmä Painoanalyysi eli gravimetria Mitta-analyysi eli titraus Tarkkuus % Selektiivisyys Nopeus Hinta 0,1 kohtalainen hidas halpa 0,1-1 kohtalainen kohtalainen halpa Spektrofotometria 2 hyvä nopea halpa Atomiabsorptiospektrometria 0,5-3 hyvä nopea kohtalainen 18

Muita virhelähteitä Kaikissa töissä näytteen valmistuksen virheet: punnitus / liuotus / suodatus pipetointi / näytettä ei ole sekoitettu riittävästi Laitteisto-ongelmat? AAS, byretit, (spektrofotometri?) Titraus: päätepisteen havaitseminen, titrausliuoksen konsentraatio?, raudan osittainen hapettuminen ei ole todennäköistä (1 M H 2 SO 4 ), Gravimetria: kaikki rauta ei ole hapettunut, kaikki rauta ei ole saostunut, epäpuhtaudet?, kaikki saostuma ei ole suodatinpaperilla, hehkutuksessa raudan pelkistyminen?, upokkaiden massat? 19

Muita virhelähteitä Spektrofotometria: raudan hapetusaste?, reagenssilisäykset? kyvettien puhtaus?, standardien pipetointi?, välilaimennos? AAS: kapillaarin osittainen tukkeutuminen (näytteen suodatus), standardien pipetointi, välilaimennos? 20

Miksi suomalaisen rautatabletin titraus epäonnistuu? Suomalainen rautavalmiste: RETAFER 100 mg Fe 2+ Vaikuttava aine on rauta (ferrosulfaatti). askorbiinihappo (C-vitamiini), hydrattu risiiniöljy, ammoniometakrylaattikopolymeeri, tyyppi B (Eudragit RS PO), metakrylaattihappokopolymeeri 12,5 % (Eudragit S 12,5), magnesiumstearaatti, talkki, hypromelloosi, sakkaroosi, makrogoli 6000, polysorbaatti 80, magnesiumstearaatti, titaanidioksidi (elintarvikeväri, E 171) punainen rautaoksidi (elintarvikeväri, E 172). Englantilainen rautavalmiste: Iron 65 mg Fe 2+ The active substance is dried ferrous sulfate. vegetable cellulose, povidone (vesiliukoinen polymeeri) < 2 %: magnesium stearate, titanium dioxide color FD&C Blue No.1 Lake FD&C Yellow No. 6 Lake vegetable stearic acid 21

Vastaus: Askorbiinihappo (c-vitamiini) hapettuu Fe 2+ -ionien lisäksi OH OH O O + 2 Ce 4+ +H 2 O HO OH HO O O OH OH OH O + 2 Ce 3+ + 2H + Retaferin sisältämä C-vitamiini edesauttaa raudan imeytymistä. 22

Laboratoriotöiden arviointi Työ Gravimetria Spektrofotometria Titraus AAS Selostus Oppilaiden arvosanojen keskiarvo 3,8 3,9 3,9 3,9 Keskimääräinen oppilaan arvosana töistä on 3,9 (välillä 3,0 4,9). Vaihteluväli annetuissa yksittäisten töiden arvosanoissa oli 2,5 5. 23