WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 8 | 9 || 11 |

9 В чем сущность метода градуировочного графика и каковы его особенности 10 Вывести формулу для расчета концентрации определяемого вещества методом добавок.

11 Как выбрать длину волны (светофильтр) для фотометрических определений 12 Какой интервал значений А рекомендуется при фотоколориметрических определениях 13 Привести примеры использования в фотометрическом анализе реакций:

а) комплексообразования; б) окисления-восстановления.

10 ХРОМАТОГРАФИЯ 10.1 Сущность хроматографии Хроматографические методы занимают видное место для разделения, анализа и исследования свойств химических соединений. Отличительными особенностями хроматографических методов анализа являются: высокая эффективность, простота эксперимента, селективность, экспрессность, возможность автоматизации в сочетании с другими физикохимическими методами. Особая ценность этих методов заключается в том, что с помощью хроматографии возможно разделение соединений с близкими свойствами.

В 1903 г. русский ботаник Цвет М. С. опубликовал работу "О новой категории адсорбционных явлений и о применении их к биохимическому анализу", положившей начало хроматографии.

Сущность метода по Цвету:

"При фильтрации смешанного раствора через слой адсорбента пигменты… рассматриваются в виде отдельных различно окрашенных зон. Подобно световым лучам в спектре различные компоненты сложного пигмента закономерно распределяются друг за другом в столбе адсорбента и становятся доступны качественному определению. Такой расцвеченный препарат я называю хроматограммой, а соответствующий метод анализа хроматографическим…" Так как Цвет пропускал исследуемый раствор через столб адсорбента, находящегося в стеклянной трубке, этот метод был назван колоночной хроматографией.

Хроматографический процесс заключается в перемещении подвижной фазы (ПФ), содержащей компоненты разделяемой смеси, относительно неподвижной фазы (НФ). ПФ может быть жидкость (раствор анализируемой смеси веществ) или газ (смесь газов или паров веществ); НФ – твердое вещество или жидкость, адсорбированная на твердом веществе, которая называется носителем. При движении ПФ вдоль неподвижной компоненты смеси сорбируется на НФ.

Каждый компонент сорбируется в соответствии со сродством к материалу НФ. Поэтому НФ называют сорбентом.

Захваченные сорбентом молекулы могут перейти в ПФ и продвигаться с ней дальше, затем снова могут сорбироваться.

Таким образом, происходит распределение молекул каждого компонента между двумя фазами. Чем больше сродство компонента к НФ, тем сильнее он сорбируется и дальше задерживается на сорбенте, тем медленнее он продвигается с ПФ.

Так как компоненты смеси обладают разным сродством к сорбенту, при перемещении смеси вдоль сорбента произойдет разделение: одни компоненты задержатся в начале пути, другие продвинутся дальше и т.д. Таким образом, в хроматографическом процессе сочетаются термодинамический (установление равновесия между фазами) и кинетический (движение компонентов с разной скоростью) аспекты.

Сущность хроматографии – разделяемые вещества перемещаются через слой НФ вместе с ПФ с разной скоростью вследствие различной сорбируемости.

10.2 Классификация хроматографических методов По технике выполнения хроматографические методы классифицируются на: колоночные (разделение в колонках) и плоскостные (на бумаге или тонком слое сорбента). Колоночная наиболее распространена.

При классификации следует учитывать природу ПФ и НФ, механизм взаимодействия между фазой и разделяемыми веществами.

Таблица 10.Классификация хроматографии Вид хроматографии НФ ПФ Механизм разделения Газовая:

ГАЗООАДСОРБЦИ Твердое Газ Адсорбция ОННАЯ тело Жидкость ГАЗОЖИДКОСТН Распределение на Газ АЯ (растворение) носителе Жидкостная:

твердожидкостна Твердое Жидкост Адсорбция я тело ь Жидкость жидко- Жидкост на Распределение жидкостная ь носителе Твердое ионообменная – " – Обмен ионов тело Образование осадочная – " – – " – малорастворимых соединений комплексообразо- Жидкость Образование вательная на – " – комплексных носителе соединений окислительноРеакции окислениявосстановительна Твердая Жидкая восстановления я 10.3 Параметры хроматограммы Если на выходе из слоя сорбента регистрировать изменение во времени (или объеме подвижной фазы) какого-либо свойства подвижной фазы, то на ленте регистратора запишется выходная хроматографическая кривая – хроматограмма (рис.

10.1). Параметры выходной кривой, называемые параметрами удерживания, могут служить средством выражения хроматографического разделения смеси веществ.

С РИС. 10.1 ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ХРОМАТОГРАММА:

1 – нулевая линия; 2 – пик несорбирующегося компонента;

3, 4 – пики определяемых компонентов Сорбционная способность неподвижной фазы по отношению к разделяемым веществам характеризуется временем удерживания tR. Это расстояние на хроматограмме от момента введения вещества в слой сорбента до момента появления на выходе из слоя сорбента вещества в максимальной концентрации в потоке подвижной фазы. Объем подвижной фазы, прошедший при этом через слой сорбента, называют объемом удерживания VR:

VR = tR, где – объемная скорость подвижной фазы.

Символами tRо (VRо) обозначают время (объем) удерживания несорбирующегося компонента.

Высота выходной кривой (пика) h – это перпендикуляр, опущенный из максимума пика на нулевую линию. Нулевая линия – часть хроматограммы, полученная при регистрации сигнала детектора во время выхода из колонки чистой подвижной фазы. Ширина пика µ – отрезок, отсекаемый на нулевой линии касательными к кривой в точках перегиба, или расстояние между точками контура пика на середине высоты.

10.4 Количественный хроматографический анализ Количественный хроматографический анализ основан на допущении, что площади пиков (или высоты), соответствующие индивидуальным соединениям на хроматограмме, пропорциональны их количеству или концентрации.

Площади пиков S на хроматограмме измеряют различными способами в зависимости от размеров, симметричности и полноты разделения пиков. Чаще всего площадь пика определяют по следующим формулам:

S = (1 / 2) hµ ; (10.1) S = hµ0,5. (10.2) Можно измерить площадь пика при помощи планиметра, взвешиванием вырезанных пиков, при помощи интеграторов площади пиков.

Способы количественной оценки хроматограмм: абсолютной калибровки; внутреннего стандарта; нормировки.

10.5 Аппаратура Принципиальная схема газового хроматографа представлена на рис. 10.2. Подвижная фаза (газ-носитель) непрерывно подается из баллона 1 через редуктор 2 в хроматографическую установку. Анализируемую пробу вводят дозатором 4 либо в поток газа-носителя, либо через резиновую мембрану в испаритель 3. Из испарителя проба переносится газовым потоком в хроматографическую колонку 5.

Измерение состава выходящей из колонки смеси фиксируется детектором 7 и записывается на ленте регистратора 9.

Хроматографическая колонка и детектор помещены в термостаты 6 и 8. Дозатор предназначен для введения точного количества образца пробы в хроматограф. В качестве дозатора используют специальное дозирующее устройство или микрошприц. Объем вводимой пробы 0,0001 – 0,1 см3 для жидких и 0,5 – 20 см3 для газообразных проб.

4 5 6 7 8 Рис. 10.2 Принципиальная схема газового хроматографа:

1 – баллон с газом-носителем;

2 – редуктор; 3 – испаритель; 4 – микрошприц;

5 – хроматографическая колонка; 6, 8 – термостаты;

7 – детектор; 9 – регистратор (самописец) 10.6 Распределительная хроматография В распределительной хроматографии на бумаге разделение веществ происходит вследствие различия в распределении между двумя жидкими фазами, одна из которых подвижна (как правило, смесь органических растворителей), а другая – неподвижна и представляет собой воду, находящуюся в волокнах хроматографической бумаги.

Основной характеристикой разделения веществ, показывающей положение зоны вещества на полоске хроматографической бумаги, является фактор Rf, определяемый как соотношение скорости (или расстояния) движения фронтов пятна l и растворителя L:

Rf = l / L. (10.3) где l – расстояние от линии старта до середины зоны, см; L – расстояние, пройденное растворителем от линии старта до линии фронта, см.

Число теоретических тарелок (рис. 10.3) рассчитывают по формуле N = 16 (x / y)2. (10.4) Мерой эффективности разделения на бумаге является величина, эквивалентная теоретической тарелке ВЭТТ:

ВЭТТ = y2 / 16 x. (10.5) Критерий разделения рассчитывают по формуле R = 2x2,1 / (y1 + y2). (10.6) Лабораторная работа № ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ МЕТОДОМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ Цель работы: Усвоение теоретического материала по хроматографическому определению различных органических веществ. Закрепление экспериментальных навыков по разделению веществ методом распределительной хроматографии.

О п ы т 1. Определение красителя кислотного фиолетового С в чернилах "Радуга-2" Разделение фиолетовых чернил "Радуга-2" на красители кислотный ярко-красный и кислотный фиолетовый С основано на различии их коэффициентов распределения между подвижной и неподвижной фазами. Кислотный фиолетовый С продвигается вместе с фронтом растворителя. После высушивания хроматограммы зону красителя кислотного фиолетового С вырезают, экстрагируют и определяют его содержание фотометрически по собственной окраске.

Финиш а) Ста рт б) в) y 2,x y x x Рис. 10.3 Хроматограмма на бумаге Приборы и реактивы: эксикатор; водяная баня; микрошприц вместимостью 10 мкдм3; пинцет; шаблон;

хроматографическая бумага марки "Средняя", кружок диаметром 12 см3; фотоэлектроколоримет; мерные колбы вместимостью 50 см3; воронка; стакан вместимостью 50 см3; фильтровальная бумага (8 8 см); подвижный растворитель: нбутанол, уксусная кислота, вода (5 : 5 : 4); анализируемый раствор: фиолетовые чернила "Радуга-2", раствор, разбавленный в соотношении 1: 3.

Порядок выполнения Внимание! Бумагу следует брать только за внешний круг.

На круг хроматографической бумаги (рис. 10.3, б) накладывают шаблон и простым карандашом очерчивают линию финиша. В два противоположных сектора с помощью микрошприца в 2 – 3 приема в одну и ту же точку на линии старта (рис. 10.3, а) наносят по 4 мкдм3 раствора чернил. После каждого нанесения пробы пятну дают подсохнуть. Диаметр пятна не должен превышать 3 мм, и пятно ни в коем случае не должно касаться границ секторов. Чем меньше пятно, тем лучше разделение.

Из квадрата обычной фильтровальной бумаги сворачивают конус, с помощью канцелярской булавки скрепляют его и ровно отрезают широкую часть конуса. Вершину конуса вставляют снизу в центральное отверстие круга. Подготовленный круг помещают в эксикатор таким образом, чтобы край круга лежал на внутреннем выступе эксикатора строго горизонтально, а основание конуса при этом было погружено в подвижный растворитель, помещенный на дно эксикатора (рис. 10.3, в).

Движение растворителя и зон компонентов происходит от центра к периферии. Развитие хроматограммы останавливают, когда фронт растворителя достигнет очерченной линии финиша.

Хроматограмму извлекают из эксикатора пинцетом и помещают для высушивания в бокс под тягу.

Запись результатов опыта и расчеты После высушивания хроматограммы определяют Rf, т.е. отношение скорости (или расстояния) движения фронтов пятна и растворителя для красителей по формуле (10.3).

Критерий разделения рассчитывают по формуле R = 2x2,1 / (y1 + y2). (10.7) Зону красителей кислотного фиолетового С из одного сектора аккуратно вырезают ножницами, отступив от границы пятна на 2 мм. Вырезанную часть хроматограммы помещают в стакан вместимостью 50 см3, приливают 10 см3 кипящей дистиллированной воды и нагревают на водяной бане 10 мин. Раствор с помощью воронки переносят в мерную колбу вместимостью 50 см3, оставляя бумагу в стакане. Снова обрабатывают бумагу кипящей водой и греют на бане 10 мин. Затем бумагу в стакане дважды промывают горячей водой, выливая промывные воды в мерную колбу, и после охлаждения доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Процесс извлечения заканчивают, когда бумага станет бесцветной или почти бесцветной, так как краситель может необратимо адсорбироваться волокнами бумаги. Оптическую плотность раствора кислотного фиолетового С (Ах) измеряют на фотоколориметре по отношению к воде с использованием красного светофильтра в кюветах с l = 30 мм. Используя градуировочный график Ах = f (cкрасит), определяют содержание красителя в чернилах (в мкг). Оставшуюся часть хроматограммы приклеивают в лабораторный журнал.

О п ы т 2. Определение синтетических пиретроидов (децис) в воде водоемов методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) Метод основан на определении синтетических пиретроидов с использованием ТСХ после извлечения препаратов из анализируемой пробы органическими растворителями. Хлорсодержащие пестициды определению не мешают. Диапазон определяемых концентраций 0,001 – 0,004 мг/дм3.

Приборы и реактивы: Камера хроматографическая. Микропипетки вместимостью 0,1 – 0,2 см3. Пульверизатор стеклянный. Делительные воронки вместимостью 100, 250 см3. Мерные цилиндры вместимостью 50, 250 см3. Водяная баня.

Колбы конические вместимостью 50, 250 см3. Воронки. Пластинки "Силуфол" УФ254.

Для экстракции: Хлорид натрия ч., хлороформ ч., сульфат натрия безводный свежепрокаленный, н-гексан ч., ацетон ч.

Проявляющие реагенты:

№ 1 0,5 г нитрата серебра растворяют в 5 см3 дистиллированной воды, прибавляют 7 см3 раствора аммиака ( = 25 %) и доводят объем раствора до 100 см3 ацетоном.

№ 2 Фосфорно-молибденовая кислота в этиловом спирте ( = 10 %).

Стандартные растворы:

№ 1 Основной стандартный раствор дециса в гексане 500 мкг/см3.

№ 2 Стандартный раствор дециса в гексане или бензоле 10 мкг/см3.

Порядок работы Пробу воды (500 см3) помещают в делительную воронку, добавляют 10 г NaCl, хорошо перемешивают и трижды экстрагируют хлороформом порциями по 50 см3. Пропускают экстракт через слой сульфата натрия и упаривают до объема 0,3 – 0,5 см3 при температуре водяной бани не выше 50 °С, а затем досуха на воздухе. Остаток экстракта в колбе растворяют в 1 см3 гексана. Упаривают до 0,2 – 0,3 см3 и количественно наносят на хроматографическую пластинку "Силуфол", помещают в камеру со смесью растворителей гексан-ацетон (4 : 1). После развития хроматограммы и высушивания на воздухе пластинку обрабатывают одним из проявляющих реагентов.

При обработке раствором нитрата серебра после облучения УФ-светом в течение пяти минут перетроиды проявляются в виде серо-черных пятен. Нижний предел определения дециса – 5 мкг. При обработке раствором фосфорно-молибденовой кислоты в этиловом спирте нижний предел определения составляет 3 – 10 мкг.

Pages:     | 1 |   ...   | 8 | 9 || 11 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.