Analýza skleněných střepů



Podobné dokumenty
Sklo chemické složení, vlastnosti, druhy skel a jejich použití

Střední odborná škola Luhačovice Bc. Magda Sudková III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT VY_32_INOVACE_TECHKE_0802

Příloha je nedílnou součástí osvědčení o akreditaci č: 446/2018 ze dne:

Sklo definice, vlastnosti, výroba. LF MU Brno Brýlová technologie

Hmotový spektrometr s indukčně vázaným plasmatem (ICPMS) II (opakovaná)

Oxidační číslo je rovno náboji, který by atom získal po p idělení všech vazebných elektronových párů atomům s větší elektronegativitou.

Glass temperature history

Využití ICT pro rozvoj klíčových kompetencí CZ.1.07/1.5.00/

Identifikace zkušebního postupu/metody SOP 5.1 (ČSN )

Vyšší odborná škola, Obchodní akademie a Střední odborná škola EKONOM, o. p. s. Litoměřice, Palackého 730/1

Hmotnostní spektrometrie

Zpráva o analýze. Černý Kmječ MikroAnalytika, Čelákovice J. Zacha 786/11, Čelákovice. Jan Turský ( jantursky@seznam.

NÁZVOSLOVÍ SOLÍ. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

Jednotné pracovní postupy zkoušení krmiv STANOVENÍ OBSAHU SELENU METODOU ICP-OES

Chemické veličiny, vztahy mezi nimi a chemické výpočty

P2 prvky - IV.A skupina - otázka z chemie

ZÁKLADNÍ CHEMICKÉ VÝPOČTY

Test pro 8. třídy A. 3) Vypočítej kolik potřebuješ gramů soli na přípravu 600 g 5 % roztoku.

1H 1s. 8O 1s 2s 2p H O H

Příloha je nedílnou součástí osvědčení o akreditaci č.: 701/2014 ze dne:

KONTROLNÍ TEST ŠKOLNÍHO KOLA (70 BODŮ)

Metody charakterizace

LASEROVÁ ABLACE S HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIÍ V INDUKČNĚ VÁZANÉM PLAZMATU PRO 2D MAPOVÁNÍ MOČOVÝCH KAMENŮ

Gymnázium Jana Pivečky a Střední odborná škola Slavičín. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ITC

Materiály pro konzervování předmětů ze skla, porcelánu a smaltu ( u)

Využití ICT pro rozvoj klíčových kompetencí CZ.1.07/1.5.00/

Využití metod atomové spektrometrie v analýzách in situ

SOLI. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

Výroba skla. Historie výroby skla. Suroviny pro výrobu skla

INFRAČERVENÁ SPEKTROMETRIE A BIOSLOŽKY PALIV

1 mol (ideálního) plynu, zaujímá za normálních podmínek objem 22,4 litru. , Cl 2 , O 2

Sada 1 Technologie betonu

VY_52_INOVACE_08_II.1.7_SOLI SOLI. PROCVIČOVÁNÍ a) PRACOVNÍ LIST

Chemické výpočty 11. Stechiometrické výpočty (včetně reakcí s ideálními plyny); reakce s přebytkem výchozí látky

CHEMICKÉ VÝPOČTY HMOTNOST REAKTANTŮ A PRODUKTŮ PŘI CHEMICKÉ REAKCI PROJEKT EU PENÍZE ŠKOLÁM OPERAČNÍ PROGRAM VZDĚLÁVÁNÍ PRO KONKURENCESCHOPNOST

DUM VY_52_INOVACE_12CH19

Střední průmyslová škola strojnická Vsetín Číslo projektu. Druh učebního materiálu prezentace Pravidla pro tvorbu vzorců a názvů kyselin a solí

Jednotné pracovní postupy zkoušení krmiv STANOVENÍ OBSAHU VÁPNÍKU, DRASLÍKU, HOŘČÍKU, SODÍKU A FOSFORU METODOU ICP-OES

Porovnání metod atomové spektrometrie

Možnosti zkoumání složení a degradace historických malt a omítek

VI. VÝPOČET Z CHEMICKÉ ROVNICE

Sada 7 Název souboru Ročník Předmět Formát Název výukového materiálu Anotace

Křemík a jeho sloučeniny

Materiál odebraný v opuštěném lomu s označením 146C a 146D

nano.tul.cz Inovace a rozvoj studia nanomateriálů na TUL

ANALÝZA EXTRAKTU PODLE MEHLICHA 3 METODOU ICP-OES

SMĚSI. 3. a) Napiš 2 typy pevné směsi:... b) Napiš 2 typy kapalné směsi:... c) Napiš 2 typy plynné směsi:... krev

II. Chemické názvosloví

Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv

Názvosloví anorganických sloučenin

13. Kolik molů vodíku vznikne reakcí jednoho molu zinku s kyselinou chlorovodíkovou?

Příklad Sestavte rovnice následujících dějů: reakce hydroxidu sodného s kyselinou tetrahydrogendifosforečnou 4NaOH + H 4 P 2 O 7 Na 4 P 2 O 7

Otázky a jejich autorské řešení

Tento materiál byl vytvořen v rámci projektu Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost.

Anorganické sloučeniny opakování Smart Board

O X I D Y. Ing. Lubor Hajduch ZŠ Újezd Kyjov

Keramická technologie

Chemie. Mgr. Petra Drápelová Mgr. Jaroslava Vrbková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích. Institute of Technology And Business In České Budějovice

Vyšší odborná škola, Obchodní akademie a Střední odborná škola EKONOM, o. p. s. Litoměřice, Palackého 730/1

Analytické metody využívané ke stanovení chemického složení kovů. Ing.Viktorie Weiss, Ph.D.

Identifikace zkušebního postupu/metody SOP 1 (ČSN ISO 10523) SOP 3 (ČSN ) SOP 4 (ČSN EN ISO 27027)

Autorem materiálu je Ing. Dagmar Berková, Waldorfská škola Příbram, Hornická 327, Příbram, okres Příbram Inovace školy Příbram, EUpenizeskolam.

Kovy II. hlavní skupiny (alkalických zemin + Be,, Mg)

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

Forenzní analýza skel. Lubor Fojtášek oddělení chemie a fyziky Kriminalistického ústavu Praha

Obecná charakteristika

Molekulová spektroskopie 1. Chemická vazba, UV/VIS

NÁZEV ŠKOLY: Základní škola Javorník, okres Jeseník REDIZO: NÁZEV:VY_32_INOVACE_102_Soli AUTOR: Igor Dubovan ROČNÍK, DATUM: 9.,

Rentgenfluorescenční metody ve výzkumu památek

VY_32_INOVACE_30_HBENO8

Předmět: CHEMIE Ročník: 8. ŠVP Základní škola Brno, Hroznová 1. Výstupy předmětu

DUM VY_52_INOVACE_12CH01

statigrafie barevných vrstev identifikace pigmentů určení složení omítek typ pojiva a kameniva, zrnitost kameniva

Zařazení polokovů v periodické tabulce [1]

Identifikace barviv pomocí Ramanovy spektrometrie

Seminář z chemie. RNDr. Jana Fauknerová Matějčková místnost: 617,

Vyšší odborná škola, Obchodní akademie a Střední odborná škola EKONOM, o. p. s. Litoměřice, Palackého 730/1

VZNIK SOLÍ, NEUTRALIZACE

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/ Název projektu: Investice do vzdělání - příslib do budoucnosti. Číslo přílohy:vy_52_inovace_ch8.

Soli kyslíkatých kyselin

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/ Název projektu: Investice do vzdělání - příslib do budoucnosti

Chemicko-technologický průzkum barevných vrstev. Arcibiskupský zámek, Sala Terrena, Hornická Grotta. štuková plastika horníka

Zemská kůra. kyslík křemík hliník hořčík vápník sodík železo ostaní prvky

Gymnázium Chomutov, Mostecká 3000, příspěvková organizace Mgr. Monika ŠLÉGLOVÁ VY_32_INOVACE_06B_05_Vlastnosti kovů, hliník_test ANOTACE

10. Tandemová hmotnostní spektrometrie. Princip tandemové hmotnostní spektrometrie

Chemie lambda příklady na procvičování výpočtů z rovnic

Hmotnostní spektrometrie

13. Spektroskopie základní pojmy

Roztok je homogenní (stejnorodá) směs dvou a více látek. Částice, které tvoří roztok, jsou dokonale rozptýleny a vzájemně nereagují.

U Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT

LABORATOŘE GEOLOGICKÝCH ÚSTAVŮ

J. Kubíček FSI Brno 2018

JEMNOZRNNÉ BETONY S ČÁSTEČNOU NÁHRADOU CEMENTU PŘÍRODNÍM ZEOLITEM

Výroba stavebních hmot

3. Vlastnosti skla za normální teploty (mechanické, tepelné, optické, chemické, elektrické).

Modul 02 - Přírodovědné předměty

Chemické děje a rovnice procvičování Smart Board

Základní požadavky: mechanické a fyzikální vlastnosti materiálu

Transkript:

Analýza skleněných střepů Sklo se vyrábí z anorganických oxidů. Hlavní složkou je oxid křemičitý SiO 2. Specifické vlasnosti skla závisí na obsahu a zastoupení oxidů ve směsi. Např. Na 2 O.CaO.SiO 2 - sklo sodnovápenatokřemičité (typické složení 71-75 % SiO 2, 12-16 % Na 2 O, 10-15 % CaO a další minoritní příměsi) se převážně používá na výrobu lahví, sklenic, běžného stolního skla a k výrobě velkoformátového skla (sklenné tabule, vytríny,...). Pokud větší množství oxidu vápenatého nahradíme oxidem olovnatým, vznikne sklo známé jako křišťál (typické složení 54-65 % SiO 2, 25-30 % PbO, 13-15 % Na 2 O nebo K 2 O a další minoritní příměsi). Obsah PbO nad 24 % dává sklu vysokou hustotou a vyšší index lomu. Všude tam, kde je potřeba vysoká odolnost skla vůči teplotě, se používá sklo boro-silikatové (boritokřemičité), vyznačující se vysokou chemickou odolnosti a nízkým koeficientem teplotní roztažnosti. Jeho typické složení je: 75-80 % SiO 2, 8-13 % B 2 O 3, 4-8 % Na 2 O nebo K 2 O a 2-7 % Al 2 O 3. Pro speciální účely se používají skla fluoridová, fosforečná nebo chalkogenidová (tj. na bázi S-Se-Te) skla. Tabulka 1 prezentuje přehled sklářských surovin rozdělených podle jejich funkcí a chemického složení. Tabulka 1. Přehled sklářských surovin podle jejich funkcí a chemického složení. Minerály, sloučeniny Horniny Sklotvorné suroviny SiO 2 křemen, živce, nefelin sklářský (křemenný) písek Al 2 O 3 živce, nefelin, kryolit, hydroxid hlinitý kaolin, fenolit, pegmatity, aplity B 2 O 3 borax, sassolin, kyselina boritá P 2 O 5 fosfáty-apatit, kostní moučka Stabilizátory CaO kalcit, dolomit, fluorit vápenec, dolomit MgO dolomit, magnezit dolomit, magnezit PbO oxidy Pb 3 O 4, PbO, cerusit BaO uhličitan nebo dusičnan barnatý ZnO zinková běloba Taviva Na 2 O soda, síran a dusičnan sodný, borax, fenolit a další horniny plagioklasty, nefelin, kryolit K 2 O potaš, ledek, draselné živce fenolit a další horniny Li 2 O sloučeniny Li B 2 O 3 borax, sassolin, kyselina boritá Barvicí substance Fe 2+, Fe 3+, S, Cu, Co, Ni, Cr, Au atd. Cílem forenzní analýzy skleněných střepů je rozpoznání původu skla, zda pochází z místa činu. Analýza skleněných střepů spočívá předvším v analýze fyzikálních a optických vlastností skla, jako jsou/je: barva, tloušťka, hustota či refrakční index (RI). Pokud obě sady skla (z místa činu a např. nalezené na oděvu podezřelého) mají totožnou hustotu a index lomu neznamená to, že

mají stejný původ, proto se musí provést další zkoumání jako je chemická analýza. Jde zejmena o elementární analýzu, zjišťění přitomnosti určitých prvků a jejich množství ve zkoumaném vzorku. Nejčastěji použiváné metody jsou elektronová mikroanalýza (EPMA), elektronová mikroskopie (SEM), atomová emisní spektrometrie (AES), hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS) nebo rentgenfluorescenční spektroskopie (XRF). Níže je uvenedné typické schéma pro forenzní analýzu skla: NE Fyzikální vlastnosti Shoda? Ukončení analýzy (barva, tloušťka) ANO Optické vlastnosti Shoda? NE (RI, hustota) Ukončení analýzy ANO Elementární analýza Shoda? NE Ukončení analýzy ANO SEM XRF ICP-MS EPMA ICP AESS LA-ICP-MS Závěrečná zpráva Obr.1. Schéma pro forenzní analýzu skla [4].

ICP-AES, ICP-MS, LA-ICP-MS ICP-MS je vysoce citlivá metoda umožňující rychlou elementární analýzu. Technika poskytuje nízké detekční limity (pg/ml) a možnost stanovení více než 70 izotopů. U ICP-MS můžeme rozlišit tří části: 1. mechanismus zavedení vzorku (podle typu vzorku: plyn, kapalina, vzorek v pevné fázi), 2. plasma a zdroj hmotnostní spektrometrie, 3. analyzátor a detektor (viz obr.1.). Vzorek zavedený do plasmatu je zplyněn a atomizován, vytvořené atomy jsou následně ionizované v plasmě a dále transportované do MS zdroje, kde jsou separovány na základě poměru hmotnosti iontů a jeho náboje (m/z). Obr. 2. Schéma hmotnostního spektrometru s indukčně vázaným plazmatem. Příprava vzorku skla pro ICP-AES a ICP-MS Před přistoupením k analýze musíme vzorek skla umýt a vysušit. Pro analýzu pomocí ICP-AES a ICP-MS potřebujeme vzorek skla zmineralizovat. Nejdříve rozdrtíme vzorek na mouku a zvážíme (pro AES potřebujeme zhruba 5 až 8 mg, a pro MS 2 mg vzorku). Následně vzorek skla rozložíme pomocí směsi kyselin (HF, HCl, HNO 3 ) v ultrazvukové lázni a potom vysušíme při teplotě 80 ºC. Ve finále vzorek rozpouštíme v kyselině dusičné. Podrobný popis mužete najt v normě ČSN 70 0601. Hlavní výhodou ICP-AES je relativně nízká cena, šíroký lineární dynamický rozsah a jednoduchost ovládání. ICP-MS poskytuje oproti ICP-AES 10 až 100-krát lepší citlivost a informaci o izotopovém složení. Nevýhodou obou postupů je však ztráta vzorku. Řešením tohoto problému je využití laserové ablace (LA), u které je spotřeba vzorku zhruba 280 ng. Navíc tato metoda nevyžaduje žádné chemické úpravy vzorku, tj. použití směsi kyselin pro

rozklad, a tím dochází k minimalizaci problému s tvořením oxidů a hydridů, které jsou zdrojem interferencí. Laserová ablace, LA Technika umožňuje generovaní aerosolu jak z vodivých (kovy a jejich slitiny) tak i z nevodivých materiálů (vzorky geologické, archeologické a biologické). Nevýhodou této metody je absence vhodných certifikovaných materiálů, nutných ke kvantifikaci analyzovaného prvku. Pro přímou analýzu pevných vzorků se používá laserová sonda ve spojení s ICP MS. Nejčastěji používané vlnové délky pro lasery (pevnolátkové nebo plynové) jsou 1064, 266, 213, 193 nm. Pevnolátkový nebo plynový pulsní laser je nejčastěji zdrojem záření (infračerveného nebo ultrafialového, λ = 1064, 266, 213 nebo 187 nm). Vzorek se umisťuje v ablační cele, na pohyblivém a ovladatelném stolku a je možné jej pozorovat pomocí mikroskopu či kamery. Průměr kráteru (viz obr.3) vzniklého působením laseru na povrch vzorku se většinou pohybuje od 5 do 100 µm, hloubka závisí na energii a době působení laseru. Odpařený materiál je stržen proudem plynného argonu, atomizován, ionizován a vzniklé ionty jsou třiděny v hmotnostním spektrometru a v detektoru jsou konvertované na elektrický impuls. LA-ICP-MS Výhody Minimální spotřeba vzorku. Minimální příprava vzorku. Obr.3: Řez kráterem, vypáleným do vzorku laserem u metody LA-ICP-MS.

Redukce/minimalizace možnosti kontaminace a spektrálních interferencí. Možnost analýzy vzorků těžce tavitelných kyselinami. Možnost studia laterální distribuce prvků ve vzorku. Tabulka 2. Podmínky analýzy Velikost spotu Délka linie Energie Rychlost posunu laseru Pulzová frekvence 50 µm 3,5 mm 4 mj 10 µm/s 10 Hz Příkon generátoru Plasmový plyn Nosný plyn Acuire time Integrace Hmoty 1550 W 14 L/min 1 L/min 114 s 2 ms 36 Úkol: Srovnejte 3 typy skleněných střepů. Proveďte identifikaci původu vzorku skleněného střepu. Pomůcky a chemikálie: Vzorky skla, interní standard skla, ubrousky. Postup: 1. Přípravte vzorky skla (umytí vodou a osušení obrouskem) a pomocí plasteliny je umistěte na držáku vzorku (viz Obr.4.). 2. Pod dohledem vedoucího cvičení nastavte parametry metody (viz tabulka 2) a proveďte měření. 3. Výhodnoťte změřené spektra pomocí softwaru. Obr. 4: Držák vzorku se skleným střepem

Doplňující otázky: 1. Je možné výše uvedené spektrální metody využít i pro identifikaci úlomků kovových částí aut? Použitá literatura: 1. J. Jírasek, M. Vavro: Sklo Dostupné z: <http://geologie.vsb.cz/loziska/suroviny/sklo.html> VŠB-TU Ostrava, Hornickogeologická fakulta. 2. L. Kopecký, Charakteristiky skla [online]. 29.6. 2003. Dostupné z: <http://freeenergy.webpark.cz/sobolev/float-glass/druhy.html> [cit. 20.5.2014]. 3. M. Gregerová, Petrografie technických hmot, Brno, skripta Masarýkové univerzity v Brně, 1996, s.139. 4. R.T. Almirall, T. Trejos, International Forensic Research Ins4tute, Department of Chemistry and Biochemistry, Florida International University, Miami FL, 2010, Introduction to the Examination and Comparison of Glass Evidence Web-based course. 5. Norma ČSN 70 0601: Zkušební metody skla. Chemiský rozbor skla. Rozklady. 6. M. Mihaljevič, L. Strnad, O. Šebek, Chem. Listy (2004), 98, 123-130. 7. Z. Dolníček, Laboratorní metody výzkumu. UP, Olomouc, 2005.