uy > Aldagan er > Elementlarni tahlil qilishda ajratish va konsentratsiyalash usullari. Analitik kimyo usullari Ajratish va konsentratsiyalashning sorbsion usullari


Elementlarni tahlil qilishda ajratish va konsentratsiyalash usullari. Analitik kimyo usullari Ajratish va konsentratsiyalashning sorbsion usullari




Elektrokimyoviy ajratish usullari tahlil qilinayotgan eritmadan to‘g‘ridan-to‘g‘ri elektr toki o‘tkazilganda tahlil qilinadigan moddani inert elektrodda elementar holatda yoki erimaydigan cho‘kma shaklida ajratib olishga asoslangan.

Elektrokimyoviy ajratish usullari nazariyasi va amaliyoti bobda batafsil tavsiflangan. VI.

Hozirgi vaqtda ko'pchilik kimyoviy elementlarning birikmalarini ajratishda elektrokimyoviy usullar qo'llaniladi va ular tahlil qilinadigan eritmaga begona moddalarni kiritishni talab qilmasligi tufayli juda qulay ekanligini isbotladi. Platina yoki boshqa elektrodlar va simob katodidan, shuningdek ichki elektrolizdan foydalangan holda elektrokimyoviy cho'ktirishning turli usullaridan foydalangan holda (VI bob, 5-bandga qarang) alyuminiy, titan, tsirkoniy, vanadiy, uran kationlarini xrom kationlaridan ajratish mumkin. , temir, kobalt, nikel, rux, mis, kumush, kadmiy, germaniy, molibden, qalay, vismut va boshqa elementlar. Rangli metallar, ularning qotishmalari va rudalarini tahlil qilishda asosiy tarkibiy qismlardan aralashmalarni ajratish ham mumkin.

Turli elektrolitik yotqizilgan ionlardan tashkil topgan murakkab aralashmani ajratish tegishli elektrolitni tanlash yoki elektrod potentsialini avtomatik boshqarish bilan elektrolizni amalga oshirish orqali erishiladi.

Simob katodida cho'kma. Maxsus turdagi! elektrolitik ajralish simob katodida cho'kma hisoblanadi. Bunda elektr toki ta’sirida metallar amalgama hosil qilish uchun simobda ajralib chiqadi. Natijada, ko'plab metallarning izolyatsiyasi va ajralishi tez va miqdoriy jihatdan sodir bo'ladi. Qattiq katodda ajralib chiqmaydigan ba'zi metallar (masalan, ), simob katodida elektroliz paytida miqdoriy jihatdan ajralib chiqadi. Biroq, bir qator metallar (masalan,) simob katodida yotmaydi.

Simob katodi bilan elektroliz maxsus qurilmalarda amalga oshiriladi (95-rasm). Buning uchun elektroliz o'tkaziladigan idishga 200 g ga yaqin metall simob qo'shiladi, tahlil qilinadigan eritma quyiladi va tok zichligi taxminan 0 bo'lgan elektroliz amalga oshiriladi. Eritma yuzasida anod mustahkamlanadi. Elektroliz jarayonida simob aralashtiriladi. Elektroliz oxirida eritmaning namunasi ajratilgan elementlarga salbiy reaktsiya berishi kerak.

Oqimni to'xtatmasdan, eritma simobdan chiqariladi va simob suv bilan yuviladi. Yuvish suvi asosiy eritmaga qo'shiladi. Olingan eritma simob katodida ajratilgan elementlarsiz tahlil qilinadi. Agar simobdan unda joylashgan metallarni ajratib olish zarur bo'lsa, amalgam kislotalarda eritiladi yoki simob distillanadi.

Simob katodidan foydalanib, siz quyidagilarni ajratishingiz mumkin:

a) temir, rux, misdan alyuminiy;

b) indiy, reniy, molibden, germaniydan titan;

v) molibdendan vanadiy;

d) simob katodida ajraladigan barcha elementlardan (temir, rux, kobalt, nikel, xrom, kumush, mis, kadmiy, simob, qalay, platina, oltin va boshqalar) fosfor va mishyak birikmalari.

Masalan, temirni simob katodida elektroliz orqali ajratishga asoslangan temir ionlari va boshqa elementlar ishtirokida alyuminiyni miqdoriy aniqlash usuli quyidagicha. Birinchidan, temir simob katodida sulfat eritmasidan ajratiladi; temir bilan birga boshqa elementlar ajralib chiqadi: rux, xrom, nikel, kobalt va boshqalar.Eritmada alyuminiy, berilliy, titan, fosfor va boshqalarning ionlari qoladi.Soʻngra odatdagi usulda alyuminiy ionlari aniqlanadi, ular choʻktiriladi. filtratdan gidroksikinolin yoki kupferon ammiak yoki ozgina sirka kislota eritmasi bilan. Titan kupferon bilan kislotali eritmada cho'ktiriladi.

Elektrokimyoviy usullar faqat elementlarni ajratish va izolyatsiya qilish uchun emas, balki tahlil qiluvchi moddalarning konsentratsiyasi uchun ham qo'llanilishi mumkin.

Statsionar simob tomchisida aniqlanadigan elementning bunday konsentratsiyasi (to'planishi) amalgam polarografiya usulida sodir bo'ladi. Usulning mohiyati shundan iboratki, aniqlanayotgan metallning cheklovchi oqimining potentsialida ma'lum vaqt davomida elektroliz yo'li bilan u simob rolini o'ynaydigan statsionar simob tomchisida suyultirilgan eritmadan amalgam shaklida konsentratsiyalanadi. mikroelektrod. Keyin chiziqli o'zgaruvchan kuchlanishda amalgamning anodik erish egri chizig'i qayd etiladi. Bunday holda, polarogrammada anodik cho'qqilar olinadi, ularning pozitsiyasi potentsial bo'yicha moddaning tabiatini va cho'qqining balandligi - nopoklik kontsentratsiyasini tavsiflaydi.

Usul Barker tomonidan taklif qilingan va Shein, Kemulya, A.G.Stromberg, E.N.Vinogradova, L.N.Vasilyeva, S.I.Sinyakova va boshqalar tomonidan o‘rganilgan.Simobning statsionar tomchisi ustida dastlabki konsentratsiya (to‘planish) bilan amalgam polarografiyasi uchun katta nazariy va amaliy ahamiyatga ega. M. T. Kozlovskiyning metall amalgamalarini tadqiq qilish sohasidagi ishi.

Guruch. 95. Simob katodi.

Simobning statsionar tomchisida aniqlanadigan elementlarning elektrokimyoviy kontsentratsiyasining hosil bo'lgan amalgamning keyingi anodik qutblanishi bilan kombinatsiyasi an'anaviy polarografiya usuliga nisbatan usulning sezgirligini bir necha darajaga oshirishga imkon beradi. Bu juda sof metallar, kimyoviy reagentlar va yarim o'tkazgich materiallarni tahlil qilish uchun katta amaliy ahamiyatga ega.

Elektrokimyoviy (polarografik) usul yordamida mikroifratlarni kontsentratsiyalashning bir necha variantlari mavjud. Ularning umumiy printsipi - statsionar elektrodda dastlabki elektroliz orqali aniqlangan elementlarning to'planishi.

Elektrokimyoviy oldindan kontsentratsiyalash maqsadida rux, alyuminiy, indiy, qalay, mishyak, galiy, uran tuzlari, kimyoviy toza reagentlar, biologik ob'ektlar, oziq-ovqat mahsulotlari va boshqalar tarkibidagi aralashmalarni aniqlash uchun amalgam polarografiya usullari ishlab chiqilgan.

Turli xil xususiyatlarga asoslangan ajratish va kontsentratsiya usullarining ko'plab tasniflari mavjud. Keling, ulardan eng muhimlarini ko'rib chiqaylik.

1. Jarayonning tabiatiga ko'ra tasnifi rasmda keltirilgan.

Guruch. 1

Ajratish va kontsentratsiyalashning kimyoviy usullari mahsulotning cho'kishi va gazning chiqishi bilan birga keladigan kimyoviy reaktsiyaning paydo bo'lishiga asoslanadi. Masalan, organik tahlilda kontsentratsiyaning asosiy usuli distillashdir: termal parchalanish paytida matritsa CO2, H2O, N2 ko'rinishida distillanadi va qolgan kulda metallarni aniqlash mumkin.

Ajratish va konsentratsiyalashning fizik-kimyoviy usullari ko'pincha moddaning ikki faza o'rtasida tanlab taqsimlanishiga asoslanadi. Masalan, neft-kimyo sanoatida xromatografiya eng katta ahamiyatga ega.

Ajratish va konsentratsiyalashning fizik usullari ko'pincha moddaning agregatsiya holatini o'zgartirishga asoslangan.

2. Ikki fazaning fizik tabiatiga ko'ra tasnifi. Moddaning taqsimlanishi bir xil yoki turli agregat holatida bo'lgan fazalar o'rtasida amalga oshirilishi mumkin: gazsimon (G), suyuq (L), qattiq (S). Bunga muvofiq quyidagi usullar ajratiladi (rasm).


Guruch. 2

Analitik kimyoda moddaning suyuq va qattiq fazalar oʻrtasida taqsimlanishiga asoslangan ajratish va konsentratsiyalash usullari eng katta ahamiyatga ega boʻldi.

  • 3. Elementar aktlar (bosqichlar) soniga qarab tasniflash.
  • § Bir bosqichli usullar - moddaning ikki faza o'rtasida yagona taqsimlanishiga asoslangan. Ajratish statik sharoitda sodir bo'ladi.
  • § Ko'p bosqichli usullar - moddaning ikki faza o'rtasida ko'p taqsimlanishiga asoslangan. Ko'p bosqichli usullarning ikkita guruhi mavjud:
  • – yagona tarqatish jarayonini takrorlash (masalan, takroriy ekstraksiya). Ajratish statik sharoitda amalga oshiriladi;
  • – bir fazaning boshqasiga nisbatan harakatiga asoslangan usullar (masalan, xromatografiya). Ajratish dinamik sharoitlarda sodir bo'ladi
  • 3. Muvozanat turiga qarab tasniflash (rasm).

Guruch. 3

Termodinamik ajratish usullari moddalarning muvozanat holatidagi xatti-harakatlaridagi farqlarga asoslanadi. Ular analitik kimyoda eng katta ahamiyatga ega.

Kinetik ajratish usullari muvozanat holatiga olib keladigan jarayon davomida moddalarning xatti-harakatlaridagi farqlarga asoslanadi. Masalan, biokimyoviy tadqiqotlarda elektroforez eng katta ahamiyatga ega. Kolloid eritmalarning zarrachalarini va yuqori molekulyar birikmalarning eritmalarini ajratish uchun boshqa kinetik usullardan foydalaniladi. Analitik kimyoda bu usullar kamroq qo'llaniladi.

Xromatografik usullar ham termodinamik, ham kinetik muvozanatga asoslanadi. Ular analitik kimyoda katta ahamiyatga ega, chunki ular ko'p komponentli aralashmalarni ajratish va bir vaqtning o'zida sifat va miqdoriy tahlil qilish imkonini beradi.

Yaxshi ishingizni bilimlar bazasiga yuborish oddiy. Quyidagi shakldan foydalaning

Talabalar, aspirantlar, bilimlar bazasidan o‘z o‘qishlarida va ishlarida foydalanayotgan yosh olimlar sizdan juda minnatdor bo‘lishadi.

1. Ajratish va konsentratsiyalash usullari

Ajratish va konsentratsiya haqida umumiy ma'lumot

Ajratish - bu namunaning tarkibiy qismlarini bir-biridan ajratish imkonini beruvchi operatsiya.

Agar namunaning ba'zi komponentlari boshqalarni aniqlash yoki aniqlashga xalaqit bersa, ya'ni analitik usul etarli darajada tanlanmagan va analitik signallarning bir-biriga mos kelishiga yo'l qo'ymaslik kerak bo'lganda qo'llaniladi. Bunday holda, ajratilgan moddalarning kontsentratsiyasi odatda yaqin bo'ladi.

Konsentratsiya - bu namunaning asosiy komponentlariga (matritsaga) nisbatan mikrokomponentning kontsentratsiyasini oshirishga imkon beruvchi operatsiya.

Mikrokomponentning konsentratsiyasi Cmin aniqlash chegarasidan kam bo'lsa, ya'ni tahlil qilish usuli etarlicha sezgir bo'lmaganda qo'llaniladi. Biroq, tarkibiy qismlarning kontsentratsiyasi juda farq qiladi. Konsentratsiya ko'pincha ajratish bilan birlashtiriladi.

Konsentratsiya turlari.

1. Mutlaq: mikrokomponent namunaning katta hajmli yoki katta massasidan (Vpr yoki mpr) kichikroq hajmga yoki konsentratning kichikroq massasiga (Vconc yoki mconc) o'tkaziladi. Natijada mikrokomponentning konsentratsiyasi n marta ortadi:

bu erda n - konsentratsiya darajasi.

Konsentratning hajmi qanchalik kichik bo'lsa, konsentratsiya darajasi shunchalik yuqori bo'ladi. Masalan, 50 mg kation qatroni 20 l musluk suvidan germaniyni singdirdi, keyin germaniy 5 ml kislota bilan desorbsiyalandi. Shunday qilib, germaniyning kontsentratsiya darajasi:

2. Nisbiy (boyitish): mikrokomponent makrokomponentdan ajratiladi, shunda ularning konsentratsiyasi nisbati ortadi. Misol uchun, dastlabki namunada mikro va makrokomponentlar konsentratsiyasining nisbati 1: 1000, boyitilgandan keyin esa 1: 10. Bunga odatda matritsani qisman olib tashlash orqali erishiladi.

Ajratish va kontsentratsiya juda ko'p umumiy xususiyatlarga ega, bu maqsadlar uchun bir xil usullar qo'llaniladi. Ular juda xilma-xildir. Keyinchalik analitik kimyoda eng katta ahamiyatga ega bo'lgan ajratish va konsentratsiya usullari ko'rib chiqiladi.

Ajratish va konsentratsiyalash usullarining tasnifi

Turli xil xususiyatlarga asoslangan ajratish va kontsentratsiya usullarining ko'plab tasniflari mavjud. Keling, ulardan eng muhimlarini ko'rib chiqaylik.

1. Jarayonning tabiatiga ko'ra tasnifi rasmda keltirilgan.

Guruch. 1 Jarayonning xususiyatiga ko'ra ajratish usullarining tasnifi

Ajratish va kontsentratsiyalashning kimyoviy usullari mahsulotning cho'kishi va gazning chiqishi bilan birga keladigan kimyoviy reaktsiyaning paydo bo'lishiga asoslanadi. Masalan, organik tahlilda kontsentratsiyaning asosiy usuli distillashdir: termal parchalanish paytida matritsa CO2, H2O, N2 ko'rinishida distillanadi va qolgan kulda metallarni aniqlash mumkin.

Ajratish va konsentratsiyalashning fizik-kimyoviy usullari ko'pincha moddaning ikki faza o'rtasida tanlab taqsimlanishiga asoslanadi. Masalan, neft-kimyo sanoatida xromatografiya eng katta ahamiyatga ega.

Ajratish va konsentratsiyalashning fizik usullari ko'pincha moddaning agregatsiya holatini o'zgartirishga asoslangan.

2. Ikki fazaning fizik tabiatiga ko'ra tasnifi. Moddaning taqsimlanishi bir xil yoki turli agregat holatida bo'lgan fazalar o'rtasida amalga oshirilishi mumkin: gazsimon (G), suyuq (L), qattiq (S). Bunga muvofiq quyidagi usullar ajratiladi (rasm).

Guruch. 2 Fazalarning tabiatiga ko'ra ajratish usullarining tasnifi

Analitik kimyoda moddaning suyuq va qattiq fazalar oʻrtasida taqsimlanishiga asoslangan ajratish va konsentratsiyalash usullari eng katta ahamiyatga ega boʻldi.

3. Elementar aktlar (bosqichlar) soniga qarab tasniflash.

§ Bir bosqichli usullar - moddaning ikki faza o'rtasida yagona taqsimlanishiga asoslangan. Ajratish statik sharoitda sodir bo'ladi.

§ Ko'p bosqichli usullar - moddaning ikki faza o'rtasida ko'p taqsimlanishiga asoslangan. Ko'p bosqichli usullarning ikkita guruhi mavjud:

– yagona tarqatish jarayonini takrorlash (masalan, takroriy ekstraksiya). Ajratish statik sharoitda amalga oshiriladi;

– bir fazaning boshqasiga nisbatan harakatiga asoslangan usullar (masalan, xromatografiya). Ajratish dinamik sharoitlarda sodir bo'ladi

3. Muvozanat turiga qarab tasniflash (rasm).

Guruch. 3 Muvozanat turlari bo'yicha ajratish usullarining tasnifi

Termodinamik ajratish usullari moddalarning muvozanat holatidagi xatti-harakatlaridagi farqlarga asoslanadi. Ular analitik kimyoda eng katta ahamiyatga ega.

Kinetik ajratish usullari muvozanat holatiga olib keladigan jarayon davomida moddalarning xatti-harakatlaridagi farqlarga asoslanadi. Masalan, biokimyoviy tadqiqotlarda elektroforez eng katta ahamiyatga ega. Kolloid eritmalarning zarrachalarini va yuqori molekulyar birikmalarning eritmalarini ajratish uchun boshqa kinetik usullardan foydalaniladi. Analitik kimyoda bu usullar kamroq qo'llaniladi.

Xromatografik usullar ham termodinamik, ham kinetik muvozanatga asoslanadi. Ular analitik kimyoda katta ahamiyatga ega, chunki ular ko'p komponentli aralashmalarni ajratish va bir vaqtning o'zida sifat va miqdoriy tahlil qilish imkonini beradi.

Ekstraksiya ajratish va konsentratsiyalash usuli sifatida

Ekstraksiya - moddaning ikki aralashmaydigan suyuqlik fazalari (ko'pincha suvli va organik) o'rtasida taqsimlanishiga asoslangan ajratish va konsentratsiyalash usuli.

Ekstraksiyani ajratish uchun shunday sharoitlar yaratiladiki, bir komponent butunlay organik fazaga o'tadi, ikkinchisi esa suvli fazada qoladi. Keyin fazalar ajratuvchi huni yordamida ajratiladi.

Absolyut kontsentratsiya maqsadida modda katta hajmdagi suvli eritmadan kichikroq hajmdagi organik fazaga o'tkaziladi, buning natijasida organik ekstraktdagi moddaning konsentratsiyasi oshadi.

Nisbiy kontsentratsiya uchun mikrokomponentning organik fazaga o'tishi va makrokomponentning ko'p qismi suvli fazada qolishi uchun sharoitlar yaratiladi. Natijada, organik ekstraktda mikro va makrokomponentlar konsentratsiyasining nisbati mikrokomponent foydasiga ortadi.

Ekstraktsiyaning afzalliklari:

§ yuqori selektivlik;

§ amalga oshirish qulayligi (faqat ajratuvchi huni kerak);

§ past mehnat zichligi;

§ tezlik (3-5 min);

§ ekstraktsiya keyingi aniqlash usullari bilan juda yaxshi uyg'unlashadi, buning natijasida bir qator muhim gibrid usullar paydo bo'ldi (ekstraktsiya-fotometrik, ekstraksiya-spektral va boshqalar).

Ajratish va kontsentratsiyalash usuli sifatida birgalikda cho'kma

Birgalikda cho'kma - hosil bo'lish jarayonida mikrokomponentning cho'kindi-kollektor tomonidan ushlanishi va mikrokomponentning to'yinmagan eritmadan cho'kindiga o'tishi (PS).< ПР).

Kollektor sifatida rivojlangan sirtga ega bo'lgan noorganik va yomon eriydigan organik birikmalar ishlatiladi. Fazalarni ajratish filtrlash orqali amalga oshiriladi.

Birgalikda yog'ingarchilik quyidagi maqsadlarda qo'llaniladi:

§ kontsentratsiyani 10-20 ming marta oshirish imkonini beruvchi juda samarali va eng muhim usullardan biri sifatida nopoklarning konsentratsiyasi;

§ aralashmalarni ajratish (kamroq).

Sorbsiya ajratish va konsentratsiyalash usuli sifatida

Sorbsiya gazlar yoki erigan moddalarning qattiq yoki suyuq sorbentlar tomonidan yutilishidir.

Sorbent sifatida faollashgan uglerodlar, Al2O3, kremniy oksidi, seolitlar, tsellyuloza, ionogen va xelatlovchi guruhlarga ega tabiiy va sintetik sorbentlar ishlatiladi.

Moddalarning yutilishi faza yuzasida (adsorbsiya) yoki faza hajmida (yutilish) sodir bo'lishi mumkin. Analitik kimyoda adsorbsiya ko'pincha quyidagi maqsadlarda qo'llaniladi:

§ moddalarni ajratish, agar tanlab singdirish uchun sharoitlar yaratilgan bo'lsa;

§ konsentratsiya (kamroq).

Bundan tashqari, dinamik sharoitda sorbsiya ajratish va tahlil qilishning eng muhim usuli - xromatografiya uchun asos bo'ladi.

Ion almashinuvi

Ion almashinuvi - bu ionit va elektrolitlar eritmasi orasidagi interfeysda sodir bo'ladigan teskari stoxiometrik jarayon.

Ion almashtirgichlar turli tuzilish va tarkibdagi yuqori molekulyar polielektrolitlardir. konsentratsiyali kimyoviy sorbsion gaz

Ion almashtirgichlarning asosiy xossasi shundaki, ular eritmadan kationlar yoki anionlarni o'ziga singdirib, eritmaga bir xil zaryad belgisiga ega bo'lgan ekvivalent miqdordagi ionlarni chiqaradi.

Ion almashinuvi jarayoni massa ta'siri qonuni bilan tavsiflanadi:

bu yerda A va B eritmadagi ionlar, ion almashinuvchi fazadagi ionlar.

Bu muvozanat almashinuv konstantasi (K) bilan tavsiflanadi:

Bu erda a - ionlarning faolligi.

Agar K > 1 bo'lsa, B ioni ion almashinuvchiga ko'proq yaqinlikka ega; agar K< 1, то ион А обладает бульшим сродством к иониту; если же К? 1, то оба иона одинаково сорбируются ионитом.

Ion almashinuvining borishiga quyidagi omillar ta'sir qiladi:

1) ion almashinuvchining tabiati;

2) ionning tabiati: ion zaryadining gidratlangan ion radiusiga nisbati (z/r) qanchalik katta bo'lsa, ion almashinuvchiga yaqinlik shunchalik yuqori bo'ladi;

3) eritmaning xossalari:

§ pH qiymati (quyidagi bo'limlarga qarang);

§ ion konsentratsiyasi: suyultirilgan eritmalardan ion almashtirgich kattaroq zaryad bilan ionlarni, konsentrlangan eritmalardan esa kichikroq zaryad bilan so'rib oladi;

§ eritmaning ion kuchi: m qanchalik kichik bo'lsa, ionlar shunchalik yaxshi sorblanadi.

Ion almashtirgichlarning turlari

Ko'p sonli turli xil ion almashtirgichlar mavjud. Ular kelib chiqishi va almashinadigan ionlar zaryadining belgisiga ko'ra tasniflanadi.

Kelib chiqishiga qarab ikki guruh ajratiladi
ion almashtirgichlar:

1. Tabiiy ion almashtirgichlar:

§ noorganik (gillar, seolitlar, apatitlar);

§ organik (tsellyuloza).

2. Sintetik ion almashtirgichlar:

§ noorganik (permutitlar);

§ organik (yuqori molekulyar og'irlikdagi materiallar).

Analitik kimyoda ko'pincha sintetik organik ion almashinuvchilar qo'llaniladi.

Almashuvchi ionlarning zaryad belgisiga qarab ion almashtirgichlar quyidagicha nomlanadi:

1. Kation almashinuvchilar - kationlar almashinuvi, tarkibida kislotali guruhlar mavjud:

§ -SO3H (kuchli kislotali kation almashinuvchilari, almashinish pH qiymatlarining keng diapazonida sodir bo'ladi);

§ -PO3H2 (o'rta kislotali kation almashinuvchilari, pH > 4 da almashinuv sodir bo'ladi);

§ -COOH, -OH (zaif kislotali kation almashinuvchilar, almashinuv pH > 5 da sodir bo'ladi).

2. Anion almashinuvchilar - anion almashinuvi, asosiy guruhlarni o'z ichiga oladi:

§ to'rtlamchi alkilammoniy guruhlari (yuqori asosli anion almashinuvchilar, almashinuv keng pH qiymatlarida sodir bo'ladi);

§ amino va imino guruhlari (o'rta va past asosli anion almashinuvchilar, almashinuv pH da sodir bo'ladi< 8-9).

3. Amfolitlar - sharoitga qarab ham kationlar, ham anionlar almashinadi. Ular ikkala turdagi guruhlarga ega - kislotali va asosiy.

Sintetik organik ion almashinuvchilarning tuzilishi. Ion almashinish reaksiyalari

Sintetik organik ion almashtirgichlar uch o'lchovli zanjirli tuzilishga ega. Ular ionogen guruhlar mustahkamlangan yuqori molekulyar og'irlikdagi (HM) matritsadan iborat.

Masalan, R-N(CH3)3Cl xlorid shaklidagi yuqori asosli anion almashinuvchi uchun

Ion almashtirgichning tarkibi

statsionar HM ioni

mobil NM ioni

qattiq ion

qarshi ion

ion guruhi

Matritsa odatda stirol va divinilbenzol (DVB) kopolimeri bo'lib, u o'zaro bog'lovchi vositadir: uning har bir molekulasi ko'prik kabi ikkita qo'shni chiziqli polistirol zanjirlarini bog'laydi.

Ion almashinuvida ionogen guruhlarga kiruvchi mobil past molekulyar og'irlikdagi (LM) ionlar ishtirok etadi.

Masalan, vodorod shaklidagi kuchli kislotali kation almashinuvchi ishtirokidagi kation almashish reaksiyasi quyidagicha yoziladi:

va xlorid shaklida yuqori asosli anion almashinuvchi ishtirok etgan anion almashinuvi reaktsiyasi

Ion almashtirgichlarning asosiy fizik-kimyoviy xarakteristikalari

Material sifatida ionitlar ko'plab fizik-kimyoviy va fizik-mexanik xususiyatlarga ega. Ulardan analitik kimyogar uchun uchta asosiy fizik-kimyoviy xarakteristikalar - namlik, shishish va almashinuv qobiliyati katta ahamiyatga ega.

Namlik (Vt, %) ion almashinuvchining havodan namlikni yutish qobiliyatini tavsiflaydi. U eksperimental ma'lumotlar asosida hisoblanishi mumkin:

bu yerda mo va m ion almashtirgichning quritishdan oldingi va keyingi massasi.

Odatda, ion almashtirgichlarning namligi 10-15% oralig'ida bo'ladi.

Shishish suv yoki boshqa erituvchi bilan aloqa qilganda ion almashinuvchining hajmini oshirish darajasini tavsiflaydi. Shishish miqdori yuqori molekulyar og'irlikdagi ion almashinuvchi matritsasining (% DVB) o'zaro bog'lanish darajasiga bog'liq. Shishish tufayli ion almashinuvi tez sodir bo'ladi. Shishishning sababi hidratsiya yoki solvatsiyaga qodir qutbli ionogen guruhlarning mavjudligi. Almashinuv quvvati (EK) ion almashinuvchining eng muhim miqdoriy xarakteristikasi hisoblanadi. Bu ion almashinuvchining ion almashinuvi qobiliyatini tavsiflaydi. Berilgan ion almashinuvchining umumiy almashinuv sig'imi (TEC) doimiy qiymat bo'lib, ion almashinuvchi matritsasidagi sobit ionlar soni bilan belgilanadi. Bu quyidagi omillarga bog'liq: ion almashinuvchining tabiati;

§ eritmaning pH qiymati;

§ aniqlash shartlari (statik yoki dinamik);

§ almashinadigan ionning tabiati;

§ ion radiusi (elak effekti).

Massa almashinish qobiliyati ionning qancha millimol ekvivalenti - n(1/z ion) 1 gramm quruq ion almashtirgichni almashishi mumkinligini ko'rsatadi. U quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

Volumetrik almashinuv sig'imi ionning qancha millimol ekvivalenti - n(1/z ion) 1 millilitr shishgan ion almashtirgichni almashishi mumkinligini ko'rsatadi. U quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

Aniqlash shartlariga ko'ra, statik (SOE) va dinamik (DOE) almashinuv sig'imi o'rtasida farq qilinadi va SOE haqida nima deyish mumkin? DOE.

Dinamik almashinuv sig'imlarining turlari:

§ so'rilgan ionning yorilishidan oldin yoki ishlaydigan (DOE), elyuatda paydo bo'lishidan oldin ion almashinuvchi tomonidan qancha ion so'rilishi mumkinligini ko'rsatadi (burilish);

§ jami (PDOE) - berilgan sharoitlarda ionogen guruhlar to'liq to'yingan bo'lgunga qadar ion almashinuvchi tomonidan qancha ionlar so'rilishi mumkinligini ko'rsatadi.

DOE va PDOE qiymatlari o'rtasidagi farq rasmda keltirilgan:

http://www.allbest.ru/ saytida joylashtirilgan

Guruch. 4 Umumiy dinamik almashinuv sig'imi (TDEC) va yutuqdan oldingi quvvat (DEC)

Ion almashtirgichlarning analitik kimyoda qo'llanilishi

Analitik amaliyotda quyidagi masalalarni yechish uchun ion almashtirgichlardan foydalaniladi.

§ moddalarni ajratish. Ion almashinuvi moddalarni ajratishning qulay va samarali usuli hisoblanadi. Masalan, uning yordami bilan hatto kimyoviy xossalari o'xshash bo'lgan elementlarni, masalan, lantanidlarni ajratish mumkin.

§ moddalarning konsentratsiyasi. Birinchidan, suyultirilgan eritmaning katta hajmi ion almashinadigan qatron bo'lgan ustundan o'tkaziladi. Shundan so'ng, sorbsiyalangan ionlar kolonkadan minimal miqdordagi mos elyuent bilan yuviladi.

§ “noqulay” kationlar va anionlarni aniqlash. Ko'pincha "noqulay" ionlarning tarkibini tahlil qilish kerak. Bunday ionlar kimyoviy yoki instrumental tahlil usullari yordamida osongina aniqlash imkonini beradigan kimyoviy analitik xususiyatlarga ega emas. Kationlardan bular ishqoriy metallar ionlari (Na+, K+ va boshqalar), anionlarning - va boshqalarni o'z ichiga oladi. “Noqulay” kationlarni aniqlash namunani birinchi navbatda vodorod shaklidagi kation almashtirgichli kolonnadan o'tkazishga asoslanadi va ishqor bilan keyingi titrlash:

"Noqulay" anionlarni aniqlash namunani gidroksid shaklida anion almashtirgichli ustun orqali oldindan o'tkazishga va keyinchalik chiqarilgan ishqorni kislota bilan titrlashga asoslangan:

§ Deionizatsiyalangan suvni olish. Suv vodorod holidagi kation almashinadigan smolali kolonkadan ketma-ket, keyin gidroksid holidagi anion almashinuvchi smolali kolonka orqali o'tkaziladi. Natijada, barcha kationlar va anionlar ion almashinuvchilari tomonidan ushlab turiladi va ionlari bo'lmagan suv olinadi.

Xromatografik tahlil usullari

Analizning xromatografik usuli birinchi marta rus botaniki M. S. Tsvet tomonidan xlorofillni tahlil qilish uchun ishlatilgan. Usulning nomi yunoncha "chromatos" - rang so'zidan kelib chiqqan bo'lsa-da, usul har qanday birikmalarni, shu jumladan rangsizlarni ajratishga imkon beradi.

Hozirgi vaqtda xromatografiya eng istiqbolli tahlil usullaridan biri hisoblanadi. Gazsimon, suyuq va qattiq moddalar aralashmalarini tahlil qilish uchun turli sanoat va ilmiy tadqiqotlarda keng qo'llaniladi.

Neft-kimyo va gaz sanoatida xromatografiya o'tkazilgan barcha tahlillarning 90% ni tashkil qiladi. Gaz xromatografiyasi biologiya va tibbiyotda, yogʻochni qayta ishlash texnologiyasida, oʻrmon kimyosi va oziq-ovqat sanoatida va boshqa sohalarda qoʻllaniladi. Atrof-muhit monitoringi tahlillarining 30% ga yaqini (havoning ifloslanishi, oqava suvlarning tahlili va boshqalar) gaz xromatografik usullar yordamida amalga oshiriladi.

Xromatografik tahlil usullarining mohiyati

Xromatografiya - moddalarni ajratish va aniqlashning dinamik usuli bo'lib, komponentlarning ikki faza - mobil va statsionar o'rtasida ko'p taqsimlanishiga asoslangan.

Modda mobil fazaning oqimi bilan birga sorbent qatlamiga kiradi. Bunday holda, modda so'riladi va keyin mobil fazaning yangi qismlari bilan aloqa qilganda, desorbsiyalanadi. Ko'chma fazaning harakati doimiy ravishda sodir bo'ladi, shuning uchun moddaning sorbsiyasi va desorbsiyasi doimiy ravishda sodir bo'ladi. Bunda moddaning bir qismi sorblangan holatda statsionar fazada, bir qismi esa harakatchan fazada va u bilan birga harakatlanadi. Natijada, moddaning harakat tezligi mobil fazaning harakat tezligidan kamroq bo'ladi. Modda qancha ko'p so'rilgan bo'lsa, u shunchalik sekin harakat qiladi.

Agar moddalar aralashmasi xromatografiya qilinsa, ularning har birining harakat tezligi sorbentga turli xil yaqinliklari tufayli har xil bo'ladi, buning natijasida moddalar ajralib chiqadi: ba'zi komponentlar sayohat boshida kechiktiriladi, boshqalari harakatlanadi. yana.

Xromatografik tahlil usullarining tasnifi
Xromatografik tahlil usullari shunchalik xilma-xilki, ularning yagona tasnifi mavjud emas. Ko'pincha bir nechta tasniflar qo'llaniladi, ular quyidagi xususiyatlarga asoslanadi:

§ harakatchan va statsionar fazalarni yig'ish holati;

§ moddaning sorbent bilan o'zaro ta'sir qilish mexanizmi;

§ tahlil texnikasi (jarayonni loyihalash usuli);

§ xromatografiya usuli (moddani ustun orqali o'tkazish usuli);

§ xromatografiyaning maqsadi.

Fazalarning birikish holatiga ko'ra gaz xromatografiyasi (mobil faza - gaz yoki bug ') va suyuq xromatografiya (mobil faza - suyuqlik) o'rtasida farqlanadi.

Moddaning sorbent bilan o'zaro ta'sir qilish mexanizmiga ko'ra, xromatografiyaning quyidagi turlari ajratiladi: adsorbsiya, taqsimlanish, ion almashish, cho'ktirish, oksidlanish-qaytarilish, kompleks hosil qilish va boshqalar.

IN bog'liqliklar dan yo'l ro'yxatga olish jarayon farqlash ustunli Va tekislik xromatografiya. IN ustunli xromatografiya jarayon ajralish qo'rg'oshin V ustunlar, to'ldirilgan sorbent. Planar xromatografiya o'z ichiga oladi V o'zim ikki navlari: xromatografiya yoqilgan qog'oz Va yupqa qatlam xromatografiya yoqilgan yozuvlar.

IN bog'liqliklar dan yo'l xromatografiya farqlash quyidagi turlari xromatografiya:

§ eluent (rivojlanayotgan) xromatografiya;

§ repressiv xromatografiya;

§ frontal xromatografiya.

Odatdagidan kura ko'proq Umuman olganda, xromatografiyaning rivojlanish usuli qo'llaniladi. Bu harakatlanuvchi fazaning (eluent) uzluksiz oqimiga elimentga qaraganda yaxshiroq so'rilgan moddalar aralashmasini kiritishdan iborat. Elyuent sorblangan moddalar bilan kolonna bo'ylab harakatlanar ekan, ular sorbent qatlami bo'ylab har xil tezlikda harakatlanadi va nihoyat uni elyuent bilan ajratilgan alohida zonalarda qoldiradi.

Xromatografik jarayonning maqsadiga ko'ra ular quyidagilarga bo'linadi: analitik xromatografiya - moddalarni ajratishning mustaqil usuli, sifat va miqdoriy tahlili; aralashmadan toza moddalarni ajratib olish uchun preparativ xromatografiya.

Gaz xromatografiyasi

Gaz xromatografiyasi usuli eng keng tarqalgan bo'lib, chunki uning nazariyasi va jihozlari to'liq ishlab chiqilgan.

Gaz xromatografiyasi gibrid usul bo'lib, aralashmaning tarkibiy qismlarini bir vaqtning o'zida ajratish va aniqlash imkonini beradi.

Ko'chma faza (tashuvchi gaz) sifatida gazlar, ularning aralashmalari yoki ajralish sharoitida gaz yoki bug 'holatida bo'lgan birikmalar ishlatiladi.

Statsionar faza sifatida qattiq sorbentlar (gaz-adsorbsion xromatografiya) yoki inert tashuvchining yuzasiga yupqa qatlamda qo'llaniladigan suyuqlik (gaz-suyuqlik xromatografiyasi) ishlatiladi.

Analitik gaz xromatografiyasining afzalliklari:

§ murakkab aralashmalarning alohida komponentlarini aniqlash va ularning miqdorini aniqlash qobiliyati;

§ ajratish va ekspressivlikning yuqori aniqligi;

§ mikronamunalarni o'rganish va natijalarni avtomatik ravishda qayd etish qobiliyati;

§ keng doiradagi ob'ektlarni tahlil qilish qobiliyati - engil gazlardan yuqori molekulyar organik birikmalargacha;

Asosiy nazariy yondashuvlar

Xromatografiya nazariyasining vazifasi xromatografik zonalarning harakat va xiralashishi qonuniyatlarini o'rnatishdan iborat. Buning uchun ko'pincha quyidagi usullar qo'llaniladi:

§ nazariy plitalar nazariyasi;

§ kinetik nazariya.

Nazariy plitalar nazariyasi ustunning kichik bo'limlarga - plitalarga bo'linganligi haqidagi taxminga asoslanadi. Bular ustunning tor qatlamlari bo'lib, unda moddaning harakatchan va statsionar fazalar o'rtasida taqsimlanishida muvozanat o'rnatiladi.

Kinetik nazariya ajratish samaradorligini tashuvchi gaz oqimining harakati tufayli kolonnadagi moddaning diffuziya jarayonlari bilan bog'laydi. Bir modda ustun bo'ylab harakatlansa, u harakatlanuvchi fazada yoki statsionar fazada bo'ladi, ya'ni xromatografiya jarayoni bosqichma-bosqich bo'ladi. Moddaning ikkala fazada o'tkazadigan vaqti uning ustun bo'ylab harakatlanish tezligini belgilaydi.

Xromatografik tepalik parametrlari

Guruch. 5 Uch modda aralashmasining xromatogrammasi

1. Saqlash vaqti (tR) - tahlil qilinayotgan namuna kiritilgan paytdan boshlab xromatografik cho'qqining maksimali qayd etilgunga qadar bo'lgan vaqt. Bu moddaning tabiatiga bog'liq va sifat xarakterlidir.

2. Cho'qqining balandligi (h) yoki maydoni (S).

S = ½ soat. (4)

Cho'qqining balandligi va maydoni moddaning miqdoriga bog'liq va miqdoriy xususiyatlardir.

Saqlash vaqti ikki komponentdan iborat - moddalarning harakatchan fazada turish vaqti (tm) va statsionar fazada turish vaqti (ts):

Gaz xromatografining sxematik diagrammasi va asosiy komponentlarining maqsadi

Namuna quyish moslamasi 3 gazsimon holatda tahlil qilingan aralashmaning ma'lum miqdorini kolonkadan oldin darhol tashuvchi gaz oqimiga kiritish imkonini beradi. U bug'lashtirgich va dozalash moslamasini o'z ichiga oladi.

Tashuvchi gaz oqimi tahlil qilingan namunani 5-ustunga kiritadi, bu erda aralashma uning alohida tarkibiy qismlariga ajratiladi.

Guruch. 6 Gaz xromatografining blok sxemasi: 1 - gaz tashuvchisi bo'lgan silindr; 2 - gaz tayyorlash moslamasi; 3 - namunani quyish moslamasi; 4 - termostat; 5 - xromatografik ustun; 6 - detektor; 7 - kuchaytirgich; 8 - magnitafon

Ikkinchisi, tashuvchi gaz bilan aralashmada, detektorga 6 etkazib beriladi, u komponentlar aralashmasining fizik yoki fizik-kimyoviy xususiyatlaridagi tegishli o'zgarishlarni - tashuvchi gazni toza tashuvchi gazga nisbatan elektr signaliga aylantiradi. Tegishli quvvat manbai bo'lgan detektor aniqlash tizimini tashkil qiladi.

Evaporatator, ustun va detektorning talab qilinadigan harorat sharoitlariga ularni termostat tomonidan boshqariladigan tegishli termostatlar 4 ga joylashtirish orqali erishiladi. Tahlil paytida ustun haroratini oshirish zarur bo'lsa, harorat dasturchisidan foydalaning. Termostatlar va dasturchiga ega termostat termostat tizimini tashkil qiladi, bu esa haroratni o'lchash moslamasini ham o'z ichiga oladi.

Kuchaytirgich 7 orqali o'zgartirilgan detektor signali 8 yozuvchisi tomonidan xromatogramma shaklida qayd etiladi.

Ko'pincha elektron integrator yoki ma'lumotlarni qayta ishlash kompyuteri sxemaga kiritilgan.

Xromatografik tahlil qilish shartlari

Xromatografik tahlilni o'tkazishda tahlil qilinadigan komponentlarni ajratish uchun optimal sharoitlarni tanlash kerak. Qoida tariqasida, ularni aniqlashda ular adabiyot ma'lumotlariga asoslanadi. Ularga asoslanib, eksperimental ravishda quyidagilar tanlanadi:

§ gaz-suyuqlikdagi statsionar faza yoki gaz adsorbsion xromatografiyasida adsorbent;

§ gaz-suyuqlik xromatografiyasida qattiq inert tashuvchi;

§ tashuvchi gaz;

§ tashuvchi gaz sarfi;

§ namuna hajmi;

§ ustun harorati.

Sifatli tahlil

Moddalarni aniqlashning asosiy usullari:

1. Belgilash usuli

Usulning birinchi varianti bir xil sharoitlarda etalon (yorliq) va tahlil qiluvchi moddalarning saqlanish vaqtlari tajriba yo'li bilan aniqlanishi va solishtirilishiga asoslanadi. Saqlash parametrlarining tengligi moddani aniqlash imkonini beradi.

Yorliqlash usulining ikkinchi varianti shundan iboratki, tahlil qilinayotgan aralashmaga aralashmada mavjudligi taxmin qilinadigan mos yozuvlar komponenti (yorliq) kiritiladi. Qo'shimchani qo'shishdan oldin cho'qqining balandligi bilan solishtirganda mos keladigan cho'qqining balandligining oshishi aralashmada bu birikma mavjudligini ko'rsatadi.

2. Saqlash parametrlarining adabiyot qiymatlaridan foydalanish.

Miqdoriy tahlil

Miqdoriy tahlil cho'qqi maydonining modda miqdoriga bog'liqligiga asoslanadi (ba'zi hollarda cho'qqi balandligi ishlatiladi).

Tepalik maydonini aniqlashning turli usullari mavjud:

§ formula bo'yicha, uchburchakning maydoni sifatida;

§ planimetr yordamida;

§ kesilgan cho'qqilarni tortish (xromatogrammadagi tepaliklar bir xil qog'ozga ko'chiriladi, kesiladi va tortiladi);

§ elektron integratordan foydalanish;

§ kompyuterdan foydalanish.

Miqdoriy xromatografik tahlilning aniqligi asosan moddalar kontsentratsiyasini hisoblashning eng oqilona usulini tanlash bilan belgilanadi. Asosiy usullar quyidagilardir:

§ mutlaq kalibrlash usuli,

§ ichki normalizatsiya usuli,

§ ichki standart usuli.

Mutlaq kalibrlash usuli

Usulning mohiyati shundan iboratki, standart moddaning ma'lum miqdorlari xromatografik kolonkaga kiritiladi va tepalik joylari aniqlanadi.

Olingan ma'lumotlarga asoslanib, kalibrlash grafigi tuziladi. Keyin tahlil qilingan aralash xromatografiya qilinadi va ushbu komponentning tarkibi grafik bo'yicha aniqlanadi.

Ushbu koeffitsientlarni hisoblash uchun ma'lum bir moddaning turli xil tarkibiga ega bo'lgan kamida 10 ta standart aralashmaning tepalik joylari aniqlanadi. Keyin formuladan foydalaning.

ki = shi q / (S 100),

bu yerda ki - i-moddaning absolyut tuzatish koeffitsienti; ui - standart aralashmadagi i-komponentning tarkibi (%); S - tepalik maydoni;

q - namuna o'lchami (hajm, sm3 - gazlar uchun, mL - suyuqliklar uchun yoki massa, mkg - suyuqliklar va qattiq moddalar uchun).

Shu tarzda olingan koeffitsientlar o'rtacha hisoblanadi. Keyin sinov aralashmasi tahlil qilinadi va natija formuladan foydalanib hisoblanadi

shi = ki S 100/q.

Mutlaq kalibrlash usuli juda oddiy, ammo uni qo'llash uchun zarur shartlar namunani dozalashning aniqligi va takrorlanishi, qurilmani kalibrlashda va xromatografik moddaning tarkibini aniqlashda xromatografik rejim parametrlarining doimiyligiga qat'iy rioya qilishdir.

Mutlaq kalibrlash usuli, ayniqsa, aralashmaning bir yoki bir nechta komponentlarini aniqlashda, xususan, mahsulotlardagi bir yoki oz miqdordagi moddalarning tarkibiga qarab texnologik jarayon rejimini tartibga solish uchun xromatografdan foydalanganda keng qo'llaniladi. Ushbu usul iz aralashmalarini aniqlash uchun asosiy hisoblanadi.

Nisbiy tuzatish omillari

Namuna dozalashning past aniqligi tufayli hisob-kitoblarda namuna hajmidan foydalanilmaydigan bir qator usullar ishlab chiqilgan. Bu usullar nisbiy tuzatish omillaridan foydalanadi. Ular tahlil qilinadigan namunaning tarkibiy qismlariga ishlatiladigan detektorning sezgirligidagi farqlarni hisobga oladi va jarayon parametrlariga juda bog'liq emas. Ular namunaning har bir komponenti uchun oldindan topiladi.

Nisbiy tuzatish (kalibrlash) koeffitsientlarini aniqlash uchun ma'lum tarkibga ega bo'lgan bir qator ikkilik aralashmalar tayyorlanadi va natijada olingan xromatogrammalar asosida formuladan foydalangan holda hisob-kitoblar amalga oshiriladi.

ki =(i /st)/(Si/Sst), (4)

Siz ko'proq miqdordagi moddalardan kalibrlash aralashmalaridan foydalanishingiz mumkin, ammo aniqlashning aniqligi pasayishi mumkin.

Nisbiy tuzatish omillari ichki normalizatsiya, ichki standart va boshqalar usullarida qo'llaniladi.

Ichki normalizatsiya usuli

Usulning mohiyati shundaki, aralashmaning barcha tarkibiy qismlarining tepalik joylari yig'indisi 100% sifatida olinadi.

Usulni qo'llashning zaruriy sharti barcha komponentlarni ro'yxatga olishdir (xromatogrammada aralashmaning barcha tarkibiy qismlarining ajratilgan cho'qqilari mavjud).

i-komponentning konsentratsiyasi formula yordamida hisoblanadi

i = ki Si 100/ U(ki Si).

Ushbu usul uchun formula (4) yordamida tuzatish koeffitsientlarini hisoblashda standart sifatida o'rganilayotgan aralashmaga kiritilgan birikmalardan birini tanlash mumkin. Standart modda uchun kalibrlash koeffitsienti 1 ga teng.

Ichki standart usuli

Usulning mohiyati shundan iboratki, tahlil qilinadigan aralashmaga ma'lum miqdorda standart modda (taqqoslash moddasi) kiritiladi.

i = ki Si 100 r/Sst..

bu erda ki - (4) formula bo'yicha hisoblangan i-komponentning nisbiy tuzatish koeffitsienti; Si va Sst. - i-komponent va ichki standartning eng yuqori nuqtalari; r - ichki etalon massasining tahlil qilinayotgan aralashmaning massasiga nisbati (standartsiz): r = mst./mmixture.

Ichki standart sifatida ishlatiladigan moddaga qo'yiladigan talablar:

§ u tekshirilayotgan aralashmaning bir qismi bo'lmasligi kerak;

§ u tahlil qilinayotgan aralashmaning tarkibiy qismlariga nisbatan inert bo'lishi va ular bilan to'liq aralashib ketishi kerak;

§ Standartning cho'qqisi yaxshi echilishi va aniqlanayotgan birikmalarning cho'qqilariga yaqin joyda joylashgan bo'lishi kerak.

Ichki standart tuzilish va fizik-kimyoviy xossalari bo‘yicha tahlil qilinayotgan aralashmaning tarkibiy qismlariga o‘xshash birikmalar orasidan tanlanadi. Aralashmaning tarkibiy qismlari uchun nisbiy tuzatish omillari ichki standartga nisbatan aniqlanadi.

Usul tahlil qilinayotgan aralashmaning barcha komponentlari xromatogrammada qayd etilganda ham, to'liq aniqlanmagan aralashmalarda ham qo'llaniladi. Asosiy qiyinchilik standart moddani tanlash va aniq dozalashda yotadi.

Allbest.ru saytida e'lon qilingan

...

Shunga o'xshash hujjatlar

    Moddalarni ularga xos bo'lgan kimyoviy va fizik jarayonlar majmui sifatida ajratish usullarini tahlil qilish va ularni amalga oshirish usullari: ekstraktsiya, membrana, intrafaza. Birgalikda cho'ktirish - bu turli elementlarning iz miqdorini konsentratsiyalash usuli.

    kurs ishi, 10/16/2011 qo'shilgan

    Texnologik ajratish sxemalarini sintez qilishning umumiy yondashuvlari. Texnologik ajratish jarayonini ko'p qirrali tashkil etish. Texnologik ajratish sxemalarini sintez qilish usullari. Integral-gipotetik usul. Ajratish mahsulotlari. Xlorobenzol va diklorbenzollar.

    dissertatsiya, 01/04/2009 qo'shilgan

    Moddalarni sifatli tahlil qilish usullari. Temir va oltingugurtni magnit bilan ajratish va temir sulfid sintezi. Aralashmalarning flotatsiyasi, filtrlanishi va bug'lanishi. Xromatografiyadan moddalarni ajratish va tozalash usuli sifatida foydalanish. Tahlilning fizik va kimyoviy usullari.

    referat, 15.02.2016 qo'shilgan

    Texnologik ajratish sxemalarini sintez qilishning umumiy yondashuvlari. Texnologik ajratish jarayonini ko'p qirrali tashkil etish. Optimallashtirish mezonlari. Texnologik ajratish sxemalarini sintez qilish usullari. Evristik qoidalarga asoslangan sintez usullari.

    dissertatsiya, 01/04/2009 qo'shilgan

    Kobaltning fizik-kimyoviy xususiyatlari. Murakkab sink birikmalari. Ion almashtirgich jihozida xlorid eritmalaridan rux borligida Co ning sorbsion kontsentratsiyasini o'rganish. Ixtironi amalga oshirishda erishilgan texnik natija.

    referat, 10/14/2014 qo'shilgan

    Moddalar bilan immobilizatsiyalangan sorbentlar samarali sorbentlarning yangi sinfidir. 8-gidroksixinolin va uning analitik qo'llanilishi. 8-gidroksixinolin guruhlari bilan xelatlovchi sorbentlar. AV-17 anion almashtirgichda Cu konsentratsiyasini o'rganish va uning natijalari.

    kurs ishi, 27.09.2010 qo'shilgan

    Murakkab aralashmalarni ajratish va tahlil qilishning xromatografik usulini rus botaniki M.S. Rang. Xromatografiya - bu moddaning harakatsiz sorbent bo'ylab harakatlanuvchi faza oqimida harakatlanishida sorbsiya va desorbsiya harakatlarining takroriy takrorlanishi.

    kurs ishi, 2011 yil 13-03-da qo'shilgan

    Azeotrop va zeotrop aralashmalarni ajratish usullari. Azeotrop va geteroazeotrop rektifikatsiya. Ekstraktiv rektifikatsiya. Texnologik ajratish sxemalarini sintez qilish usullari. Ba'zi xususiyatlar, toksik ta'sirlar, tarkibiy qismlarni tayyorlash va ishlatish.

    dissertatsiya, 01/04/2009 qo'shilgan

    Elektron-ion usuli yordamida kimyoviy reaksiya tenglamasi. Oksidlovchi va qaytaruvchining potentsiallarini, jarayon yo`nalishini, H, S, G ning termodinamik xarakteristikalarini aniqlash. 2 va 4 kvant sonlari bilan elementlarning elektron formulasi.

    kurs ishi, 25.11.2009 qo'shilgan

    Kimyoviy reaksiyaning issiqlik effekti yoki kimyoviy reaksiya yuzaga kelishi natijasida tizim entalpiyasining o'zgarishi. Kimyoviy muvozanatga tashqi sharoitlarning ta'siri. Bosim, konsentratsiya va haroratning muvozanat holatiga ta'siri. Kimyoviy bog'lanish turlari.

Kimyoviy tahlil amaliyotida komponentni ishonchli va aniq aniqlashga tahlil qilinayotgan namunadagi boshqa komponentlar, shu jumladan namuna matritsasini tashkil etuvchi asosiy komponentlar to‘sqinlik qiladigan holatlar ko‘pincha yuzaga keladi. Otish komponentlarining ta'sirini yo'q qilishning ikki yo'li mavjud. Birinchi usul, deb ataladi niqoblash, aralashuvchi komponentni analitik faol bo'lmagan shaklga aylantirishdan iborat. Bu operatsiya to'g'ridan-to'g'ri analitik tizimda amalga oshirilishi mumkin va aralashuvchi komponentlar bir xil tizimda qoladi.

Ushbu texnikani har doim ham amalga oshirish mumkin emas, ayniqsa ko'p komponentli aralashmalarni tahlil qilishda. Bunday holda, ikkinchi usul qo'llaniladi - komponentlarni ajratish va (yoki) aniqlanayotgan komponentning kontsentratsiyasi. Aniqlanayotgan komponentning konsentratsiyasi, agar uning tahlil qilinayotgan tizimdagi tarkibi tanlangan analitik usulning aniqlash chegarasidan past bo'lsa ham qo'llaniladi. Ajratish va kontsentratsiya operatsiyalari ko'pincha birlashtiriladi.

Ajratish operatsiya (jarayon) bo'lib, buning natijasida asl aralashmani tashkil etuvchi komponentlar bir-biridan ajratiladi.

Diqqat - mikrokomponentning konsentratsiyasi yoki miqdorining makrokomponentning konsentratsiyasi yoki miqdoriga nisbati oshishiga olib keladigan operatsiya (jarayon).

Konsentrlanganda mikrokomponentlar kichikroq hajmda yoki massada yig'iladi ( mutlaq kontsentratsiya), yoki makrokomponentdan mikrokomponent kontsentratsiyasining makrokomponent konsentratsiyasiga nisbati ortib ketadigan tarzda ajratiladi ( nisbiy konsentratsiya). Mutlaq kontsentratsiyaga misol - tabiiy suvlarni tahlil qilishda namunaning bug'lanishi.

Farqlash guruh Va individual ajratish va kontsentratsiya. Guruh davolash bilan bir vaqtning o'zida bir nechta komponentlar chiqariladi, individual davolash bilan - bitta.

Ko'pgina ajratish va kontsentratsiya usullari moddalarning ikki faza o'rtasida taqsimlanishidagi farqlarga asoslanadi. Bunday holda, jarayon ikki bosqichni o'z ichiga oladi: birinchisi - fazaviy aloqa va ular o'rtasida muvozanatni o'rnatish, ikkinchisi - fazalarni ajratish.

Ajratish usullari quyidagilarga bo'linadi:

  • a) ajratish jarayonlarining tabiati bo'yicha;
  • b) aloqa fazalarining yig'ilish holati;
  • v) ajratish jarayonlarining tabiati.

Eng umumiy tasnif ajratish jarayonlarining tabiatiga asoslanadi: fizik-kimyoviy (choʻktirish va choʻktirish, ekstraksiya, sorbsiya, elektrokimyoviy usullar va boshqalar) va fizik (bugʻlanish, zonali erish, yoʻnalishli kristallanish va boshqalar). Bundan tashqari, kimyoviy tahlil qo'llaniladigan fan yoki texnologiyaning har bir sohasi o'ziga xos ajratish va kontsentratsiya usullari bilan tavsiflanadi. Masalan, chiqindi va tabiiy suvlarni organik moddalar miqdori bo'yicha tahlil qilishda odatda sorbsiya usullari, bug'lanish va muzlatish, bug'lanish orqali uchuvchi organik moddalarni ajratish, ekstraktsiya va xromatografik ajratish usullari qo'llaniladi.

Ajratish paytida kontakt fazalarining quyidagi birikmalari mumkin: gaz - suyuq, gaz - qattiq, suyuq - suyuq, suyuq - qattiq. Ajratish statik (bir bosqichli), dinamik yoki xromatografik (ko'p bosqichli) usullar bilan amalga oshirilishi mumkin.

Ajratish va kontsentratsiyani tavsiflashda quyidagi miqdoriy xususiyatlar qo'llaniladi:

Aloqa fazalari orasidagi taqsimot koeffitsienti

bu erda C va C„ mos ravishda birinchi va ikkinchi fazalardagi komponentning konsentratsiyasi;

Ekstraktsiya tezligi

Ajratish omili

Konsentratsiya omili

bu erda Q 0 va Q° m- ajratish va (yoki) kontsentratsiya jarayonidan oldingi namunadagi aniqlangan komponent va matritsa miqdori; Q Va Qm- ajratish va (yoki) kontsentratsiya jarayonidan keyin tahlil qilinayotgan tizimdagi aniqlangan komponent va matritsa miqdori.

Hozirgi vaqtda gibrid va kombinatsiyalangan usullar tobora keng tarqalmoqda, ularda ajratish, konsentratsiyalash va kimyoviy tahlil operatsiyalari bir qurilmada birlashtirilgan. Masalan, tabiiy ob'ektlarni (suv, muz, tuproq) ulardagi og'ir metallarning mavjudligini tahlil qilishda, yalang'och voltametriya usuli ancha keng qo'llaniladi. Ushbu usulda birinchi bosqichda elektrod yuzasida og'ir metallarning iz aralashmalarini elektrokimyoviy ajratish va kontsentratsiyasi sodir bo'ladi, ikkinchi bosqichda hosil bo'lgan konsentratning voltametrik tahlili sodir bo'ladi.

Maskalash. Niqoblash tahlil qilinadigan tizimga moddani kiritish orqali erishiladi, bu tahlilga xalaqit beradigan komponentni analitik faol bo'lmagan shaklga aylantiradi. Bunday holda, ajratish vaqtida sodir bo'lganidek, yangi bosqich hosil bo'lmaydi va shuning uchun tahlildan oldin fazalarni ajratish operatsiyalari yo'q qilinadi.

Maskaning ikki turi mavjud - termodinamik (muvozanat) va kinetik (muvozanatsiz). Termodinamik niqoblash jarayonida analitik faol shakldagi aralashuvchi komponentning konsentratsiyasi qo'llaniladigan analitik usulning aniqlash chegarasidan past bo'lgan sharoitlar yaratiladi. Kinetik niqoblash bilan aniqlangan va aralashadigan komponentlarning ularni aniqlash uchun ishlatiladigan reagent bilan reaksiya tezligida sezilarli farqga erishiladi.

Niqoblash operatsiyasini bajarish uchun niqoblovchi moddalarning quyidagi guruhlari qo'llaniladi.

  • 1. Interferentsiya qiluvchi komponentni barqaror kompleks birikmaga aylantiruvchi moddalar. Masalan, temir (III) qon-qizil kompleks 3 hosil qiladi.
  • 2. Interferentsiya qiluvchi ionning oksidlanish darajasini o'zgartiruvchi moddalar. Masalan, xrom (III) ning aralashuvchi ta'sirini bartaraf etish uchun u odatda xrom (U1) ga oksidlanadi.
  • 3. Interferentsiya qiluvchi ionlarni cho’ktiruvchi moddalar, lekin cho’kma ajratilmasligi mumkin.
  • 4. Maxsus ta'sirga ega bo'lgan moddalar. Masalan, yalang'och voltametriya usulida tahlil qilinayotgan tizimga chumoli kislota qo'shilishi mumkin, u ultrabinafsha nurlanish ta'sirida radikallarga parchalanib, erigan kislorodni bog'laydi va organik sirt faol moddalarni yo'q qiladi.

Maskalashning samaradorligini baholash uchun niqoblash indeksi deb ataladigan ko'rsatkichdan foydalaniladi. 1 t:

Qayerda 0 dan- aralashuvchi komponentning umumiy kontsentratsiyasi; S a - komponentning analitik faol shakldagi kontsentratsiyasi. Niqoblash indeksini mos niqoblash reaksiyalarining muvozanat konstantalaridan hisoblash mumkin.

Ekstraksiya. Ekstraksiya moddalarni ikki faza oʻrtasida, koʻpincha bir-biriga aralashmaydigan ikkita suyuqlik oʻrtasida (odatda suv va organik erituvchilar oʻrtasida) taqsimlashning fizik-kimyoviy jarayoni va moddalarni ajratish, ajratish va konsentratsiyalashning tegishli usuli.

Ekstraksiya jarayonida bir vaqtning o'zida bir nechta jarayonlar sodir bo'lishi mumkin: ajratilgan birikmalarning hosil bo'lishi, bu birikmalarning ikki faza o'rtasida taqsimlanishi, organik fazadagi reaktsiyalar (dissosiatsiya, assotsiatsiya, polimerlanish). Ekstraksiya qilinadigan birikma hosil bo'lishi uchun mas'ul bo'lgan komponent deyiladi ekstraktor. Ekstragent erigan va ekstraktorning fizik va ekstraktsiya xususiyatlarini yaxshilashga yordam beradigan inert organik erituvchilar deyiladi. yupqalashtiruvchilar. Suvli va organik fazalarni ajratishni osonlashtirish, shuningdek, past toksiklikni ta'minlash uchun suyultiruvchi suvning zichligidan sezilarli darajada kattaroq yoki kamroq zichlikka va suvda past eruvchanlikka ega bo'lishi kerak. Olingan birikmani o'z ichiga olgan faza deyiladi ekstrakti. Olingan moddaning organik fazadan suvli fazaga teskari o'tishi deyiladi qayta qazib olish, va buning uchun ishlatiladigan yechim qayta ekstraktor.

Ekstraksiya faqat agar olinadigan birikma suvga qaraganda organik fazada ko'proq eriydigan bo'lsa sodir bo'ladi. Agar birikma hidrofobik bo'lsa, bu mumkin. Gidrofobiklik ajratib olingan moddani tarkibida yirik hidrofobik organik ligandlar boʻlgan kompleks ichidagi birikmaga (xelat kompleksi) oʻtkazilishi, neytral komplekslar yoki ionli assotsiatsiyalar hosil boʻlishi hisobiga uning zaryadini neytrallash va ekstraktor molekulalari yordamida ekstraksiyalangan birikmaning solvatlanishi bilan taʼminlanadi. Ion assotsiatsiyalarini olish ion hajmining oshishi va ularning zaryadining kamayishi bilan yaxshilanadi.

Ekstraksiya ommaviy yoki uzluksiz usullar yordamida amalga oshirilishi mumkin. Partiyali ekstraktsiya - yangi ekstraktorning alohida qismlari bilan moddaning ekstraktsiyasi. Bunday holda, tarqatish koeffitsientining etarlicha yuqori qiymatlarida, hatto bitta ekstraksiya ham moddaning miqdoriy ekstraktsiyasiga imkon beradi. Uzluksiz ekstraksiya ikki fazaning uzluksiz aloqasi va nisbiy harakati bilan sodir bo'ladi. Bunday holda, fazalardan biri statsionar bo'lib qoladi, ikkinchisi esa alohida tomchilar shaklida birinchisining hajmidan o'tadi.

Ekstraksiya usullari mikro- yoki makrokomponentlarni ajratish, konsentratsiyalash, ajratib olish, turli xil tabiiy ob'ektlarni tahlil qilishda komponentlarni individual va guruhli ajratib olish uchun mos keladi. Usul oddiy va tezdir, yuqori ajratish va kontsentratsiya samaradorligini ta'minlaydi va turli xil analitik usullar bilan mos keladi. Ajratishning selektivligini jarayon sharoitlarini optimallashtirish, masalan, tegishli pH, suyultiruvchi, ekstraktor kontsentratsiyasini tanlash yoki niqoblash vositasini kiritish orqali yaxshilash mumkin.

Xromatografiya. Aralashma tarkibiy qismlarining ikki faza o'rtasida taqsimlanish koeffitsientlari bir oz farq qiladigan hollarda, ularni faqat dinamik xromatografik usullar yordamida ajratish mumkin. Xromatografiya moddalarni ikki faza o'rtasida taqsimlash koeffitsientlari farqiga asoslangan holda ajratish usuli bo'lib, ulardan biri statsionar, ikkinchisi esa birinchisiga nisbatan yo'nalish bo'yicha harakat qiladi. Xromatografiyani o'tkazish uchun zarur shart-sharoitlar fazalar o'rtasida etarlicha katta interfeysning mavjudligi va ajratishning dinamik usuli (bir faza ikkinchisiga nisbatan harakat qiladi). Ushbu ikki shartning kombinatsiyasi xromatografiyaning yuqori samaradorligini ta'minlaydi, bu ularning xususiyatlariga juda o'xshash moddalarni, masalan, elementlarning izotoplari yoki optik izomerlarni ajratish imkonini beradi.

Xromatografik usullarni tasniflashning bir qancha usullari mavjud.

  • 1. Ko'chma fazaning agregatsiya holatiga ko'ra suyuqlik va gaz xromatografiyasi farqlanadi. Statsionar fazaning agregatsiya holatiga qarab suyuq xromatografiya qattiq-suyuq fazali va suyuq-suyuq fazali xromatografiyaga bo'linadi. Ikkinchisi ko'pincha bo'linish xromatografiyasi deb ataladi. Gaz xromatografiyasi, statsionar fazaning agregatsiya holatiga qarab, gaz adsorbsion (qattiq statsionar faza) va gaz-suyuqlik yoki gaz taqsimotiga bo'linadi.
  • 2. Komponentlarning tarqalish mexanizmiga ko'ra, xromatografiya molekulyar va xemisorbtsiyaga bo'linadi. Molekulyar xromatografiyada statsionar faza va ajratilayotgan aralashmaning tarkibiy qismlari o‘rtasidagi o‘zaro ta’sir molekulalararo kuchlar, masalan, Van der Vaals kuchlari hisobiga amalga oshiriladi. Xemosorbsion xromatografiyaga ion almashinuvi, cho‘ktirish, ligand almashinuvi (komplekslanish) va oksidlanish-qaytarilish kiradi. Bunday holda, aralashmaning tarkibiy qismlarini ajratish tegishli kimyoviy reaktsiyalar natijasida yuzaga keladi.
  • 3. Amalga oshirish usuliga ko'ra, xromatografiya frontal, rivojlanayotgan (eluent) va siljishlarga bo'linadi. Analitik kimyoda ko'pincha rivojlanish xromatografiyasi qo'llaniladi.
  • 4. Amaldagi texnikaga asoslanib, ustunli xromatografiya (statsionar faza ustunda) va planar xromatografiya - qog'oz yoki yupqa qatlam (statsionar faza qog'oz varag'i yoki yupqa qatlamli sorbent qatlami) o'rtasida farqlanadi. shisha yoki metall plastinka).

Xromatografik usulning mohiyati quyidagicha. Ajraladigan aralashmaning kichik hajmi (statsionar faza hajmidan ko'p marta kichikroq) ustunning yuqori qismiga, yupqa sorbent qatlamiga yoki qog'oz chizig'iga qo'shiladi. Aralashmaning tarkibiy qismlari sorbentning yuqori qatlamlarida ustunda yoki tekis xromatografiyada namunani qo'llash joyida, zaif sorblangan komponentlar esa ustun bo'ylab yoki nuqta radiusi bo'ylab biroz uzoqroqqa siljiydi. kuchli so'rilgan komponentlarga qaraganda. Birlamchi xromatogramma deb ataladigan shakl hosil bo'ladi, unda komponentlarning to'liq ajralishi, qoida tariqasida, sodir bo'lmaydi.

To'liq ajratishga erishish uchun ustunni yuvish (sorbentning yupqa qatlamini, qog'ozni qayta ishlash) mos erituvchi (mobil faza) bilan birlamchi xromatogramma ishlab chiqiladi. Ko'chma fazaning harakat yo'nalishi bo'yicha ajratilgan komponentlarning harakat tezligi ularning mobil va statsionar fazalar o'rtasidagi taqsimlash koeffitsientining qiymati bilan belgilanadi. Tarqatish koeffitsienti qanchalik yuqori bo'lsa, komponent tezroq harakat qiladi. Agar jarayon sharoitlari (statsionar va harakatlanuvchi fazalarning tabiati, ustun uzunligi, harakatlanuvchi fazaning harakat tezligi) to'g'ri tanlangan bo'lsa, unda komponentlar to'liq ajratiladi va ular birin-ketin ustunni tark etadilar. Shunday qilib, aralashmaning alohida komponentlarini o'z ichiga olgan fraktsiyalarni tanlash va ularni tegishli tahlil usullari yordamida tahlil qilish mumkin bo'ladi.

Zamonaviy gaz va suyuqlik xromatograflarida ustunning chiqish joyiga detektor o'rnatilgan bo'lib, u har qanday komponentning ustundan o'tishini qayd etish imkonini beradi. Komponentdan o'tish vaqtida siz uning tabiatini va detektor signalining kattaligi bo'yicha uning miqdorini aniqlashingiz mumkin. Detektor sifatida selektiv bo'lmagan analizatorlar, masalan, kondüktometr, refraktometr va boshqalar ishlatiladi. Shunday qilib, xromatograflarda ajralish komponentlarning bir vaqtning o'zida sifat va miqdoriy tahlili bilan sodir bo'ladi.

Sorbsiya. Bu gazlar, bug'lar va erigan moddalarning qattiq yoki suyuq moddalar tomonidan yutilishi jarayoni. Sorbsiya moddalarni ajratish va konsentratsiyalash uchun keng qo'llaniladi. Bunday holda, odatda yaxshi ajratish selektivligi va katta kontsentratsiya koeffitsientlariga erishiladi.

Sorbsiya jarayonini nazorat qilish nisbatan oson va bu usulni amalga oshirish murakkab asbob-uskunalar yoki ekstremal sharoitlarni talab qilmaydi. Komponentlarni keyingi aniqlash uchun turli xil analitik usullar bilan osongina birlashtiriladi. Shuning uchun sorbsiya usuli dalada ishlarni bajarish uchun qulaydir.

Sorbtsiya usullarining tasnifi moddaning sorbentlar bilan o'zaro ta'sir qilish mexanizmidagi farqlarga asoslanadi. Farqlash adsorbsiya(qattiq fazada fizik sorbsiya va xemisorbtsiya), moddalarning ikki aralashmaydigan fazalar o'rtasida taqsimlanishi (sorbentdagi suyuq faza) va kapillyar kondensatsiya - moddaning bug'larini yutishda qattiq sorbentning teshiklari va kapillyarlarida suyuq faza hosil bo'lishi. Bu mexanizmlar odatda sof shaklda kuzatilmaydi.

Sorbsiya jarayoni ikki usul bilan amalga oshirilishi mumkin: statistik va dinamik. Ikkinchisi xromatografik ajratish usullarining asosini tashkil qiladi. Analitik amaliyotda turli sorbentlar qo'llaniladi: faollashtirilgan uglerodlar, ion almashinadigan va xelatlovchi qatronlar, an'anaviy va kimyoviy jihatdan o'zgartirilgan silikalar va tsellyuloza, oksidlar, gidroksidlar, aluminosilikatlar, geteropoliakslotalar va ularning tuzlari va boshqalar.

Ajratish va konsentratsiyalashning elektrokimyoviy usullari. Elektrokimyoviy ajratish va kontsentratsiya usullariga boshqariladigan potentsial elektroliz, sementlash usuli (ichki elektroliz) va elektroforez kiradi.

Elektroliz. Usul boshqariladigan potentsialda elektr toki bilan elektrodga element yoki ushbu elementning ba'zi birikmalarini cho'ktirishga asoslangan. Eng keng tarqalgan variant - bu metallarning katodli cho'kishi; anodik cho'kma, masalan, oksidlar shaklida, kamdan-kam qo'llaniladi. Elektrod materiali simob bo'lishi mumkin, shu jumladan yupqa plyonkali simob elektrod, uglerod (grafit, shishasimon uglerod), platina va uning qotishmalari, kumush, mis, volfram shaklida. Elektrodda hosil bo'lgan konning tarkibi jarayon sharoitlariga (birinchi navbatda elektrod potensialining qiymati), elektrolitlar tarkibiga va elektrodlar materialiga bog'liq.

Usulning turli xil variantlari mavjud. Bir holatda, tegishli elektrolitlar tarkibini va potentsial qiymatini tanlab, ma'lum bir komponentni, ikkinchisida (potentsialni keng chegaralarda o'zgartirish orqali) - komponentlar guruhini tanlab ajratib olish mumkin, so'ngra ularning har birini mos keladiganidan foydalanib aniqlash mumkin. selektiv usullar. To'liq ajratishga aniqlanayotgan komponent elektrokimyoviy faol bo'lmagan moddalardan ajratilganda erishish mumkin. Masalan, katoddagi suvli eritmadan ajratilganda, bunday moddalarga faol metallar va organik birikmalarning tuzlari kiradi.

Mikrokomponentlarni konsentratsiyalashda ularni matritsa tarkibiy qismlaridan ko'ra elektrodda izolyatsiya qilish qulayroqdir, chunki bu holda mikrokomponentning cho'ktiruvchi matritsa tomonidan mexanik tutilishi, intermetalik birikmalar va qattiq eritmalarning hosil bo'lishi tufayli mumkin bo'lgan yo'qotishlar, kamayadi. Ko'pgina hollarda, mikrokomponentning to'liq izolyatsiyasi juda uzoq vaqtni talab qiladi, shuning uchun qisman izolyatsiya cheklangan. Mikrokomponentning kontsentratsiyasiga nafaqat uning elektrodga yotqizilishi, balki matritsaning elektrokimyoviy erishi bilan ham erishish mumkin.

Elektrolitik ajralish ko'p hollarda yalang'ochlash elektrokimyoviy usullarining ajralmas qismini tashkil qiladi, ulardan yalang'och voltametriya eng keng tarqalgan.

Tsementlash usuli faol metallar (alyuminiy, sink, magniy) yoki ushbu metallarning amalgamalari bo'yicha komponentlarni (odatda mikrokomponentlarni) kamaytirishni o'z ichiga oladi. Tsementlash jarayonida bir vaqtning o'zida ikkita jarayon sodir bo'ladi: katod (komponentning ajralib chiqishi) va anodik (sementlash metallining erishi). Misol uchun, bu usul tabiiy suvlardan tegishli mikroelementlarni (asosan og'ir metallarni) ajratib olish va keyin ularni atom emissiya spektroskopiyasi bilan aniqlash uchun ishlatiladi.

Elektroforez. Usul elektr maydonidagi zaryadlangan zarrachalarning harakat tezligining ularning zaryadining kattaligiga, shakli va hajmiga bog'liqligiga asoslangan. Sferik zarralar uchun bu bog'liqlik tenglama bilan tavsiflanadi

bu erda z - zarrachaning samarali zaryadi, eritmalarda ion atmosferasi ta'sirida ion zaryadidan kamroq; E - elektr maydon kuchi; G - solvatsiya qobig'ining qalinligini hisobga olgan holda samarali zarracha radiusi; G- muhitning yopishqoqligi. Zarrachalar harakati tezligiga muhitning tarkibi, xususan, ajralishning selektivligini oshirish uchun ishlatiladigan pH kuchli ta'sir ko'rsatadi.

Elektroforez uchun ikkita variant mavjud: frontal va zona (tashuvchida). Birinchi holda, tekshiriluvchi eritmaning kichik hajmi elektrolitli kapillyarga joylashtiriladi. Ikkinchi holda, ionlarning harakati qog'ozga maxsus ishlov beriladigan reaktiv muhitda sodir bo'ladi. Bunday holda, maydon o'chirilgandan keyin zarralar qog'ozda saqlanadi. Klassik elektroforezni qo'llashning asosiy sohasi biokimyoviy tahlildir: oqsillarni, fermentlarni, nuklein kislotalarni va boshqalarni ajratish.

Kapillyar elektroforez 1980-yillarning boshidan boshlab jadal rivojlandi. Bu kapillyar diametrining sezilarli darajada pasayishi bilan bog'liq edi

(50-100 mikrongacha) va to'g'ridan-to'g'ri kapillyardagi komponentlarni to'g'ridan-to'g'ri spektrofotometrik aniqlashga o'tish. Usulning asosiy afzalliklari uning yuqori samaradorligi va apparat dizaynining soddaligini o'z ichiga oladi. Kapillyar elektroforez noorganik komponentlar (kationlar va anionlar) tarkibidagi chiqindi va tabiiy suvlarni tahlil qilish uchun ishlatilgan.

Ajratish va kontsentratsiyaning boshqa usullari. Analitik maqsadlarda turli darajadagi muvaffaqiyatga ega bo'lgan boshqa bir qator ajratish va kontsentratsiya usullari mavjud. Bularga yog'ingarchilik va ko'p cho'ktirish, bug'lanish usullari (distillash, distillash, sublimatsiya) va muzlatish kiradi. Bu usullarning barchasi, ma'lum sharoitlarda, yuqori konsentratsiyali koeffitsientlarga erishishga imkon beradi.

Geterogen tizimlarni ajratish uchun filtrlash, cho‘ktirish va ultratsentrifugalash keng qo‘llaniladi.

1) Jismoniy usullar: bug'lanish (bug'lanish), distillash

Bug'lanish - erituvchining to'liq bug'lanishi (hajmning kamayishi - konsentratsiya)

Bug'lanish - erituvchining quruqligiga qadar bug'lanishi (keyin quruq qoldiqning kichik hajmda erishi)

Distillash – uchuvchi komponentlarni ajratish

2) Kimyoviy usullar: yog'ingarchilik, yog'ingarchilik

Yog'ingarchilik – ajratish (tizimli tahlil kursi); konsentratsiya (tahlil qilinayotgan eritmaning katta hajmidan aniqlanadigan ionning cho'kishi va cho'kmaning kichik hajmda erishi)

Birgalikda yog'ingarchilik - makrokomponent bilan ma'lum sharoitlarda eriydigan mikrokomponentning bir xil eritmasidan bir vaqtning o'zida cho'kma.

Ko'p yog'ingarchilikning sabablari: 1) sirt adsorbsiyasi - birgalikda cho'kmaga tushadigan modda kollektor yuzasida adsorbsiyalanadi va u bilan cho'kadi; 2) okklyuzion - kollektor cho'kmasi ichidagi ko'p cho'kma ion bilan ona eritmaning bir qismini mexanik ravishda ushlash; 3) inklyuziya - aralash kristallarning hosil bo'lishi

Birgalikda cho‘ktirish tahlil qilinayotgan eritmada mikromiqdorda bo‘lgan moddalarni konsentratsiyalash, so‘ngra ularni konsentratda aniqlash uchun ishlatiladi.

3) Fizikaviy-kimyoviy usullar: ekstraktsiya, xromatografiya

Ekstraksiya – mos erituvchi yordamida eritma yoki quruq aralashmadan moddani ajratib olish usuli. Eritmadan ajratib olish uchun bu eritma bilan aralashmaydigan, lekin birinchi erituvchiga nisbatan modda yaxshi eriydigan erituvchilar ishlatiladi. Ekstraktsiya kimyo, neftni qayta ishlash, oziq-ovqat, metallurgiya va farmatsevtika sanoatida qo'llaniladi.

Xromatografiya – moddalar aralashmalarini ajratish va tahlil qilish, shuningdek moddalarning fizik-kimyoviy xossalarini o‘rganish uchun dinamik sorbsiya usuli. U moddalarning ikki faza - statsionar (qattiq faza yoki inert tashuvchida bog'langan suyuqlik) va mobil (gaz yoki suyuq faza) o'rtasida taqsimlanishiga asoslangan.

88. Sifatli kimyoviy tahlil usullari

Mikrokristaloskopik tahlil

Kationlar va anionlarni aniqlash uchun xarakterli kristall shakllari bo'lgan birikmalar hosil qiluvchi reaksiyalardan foydalanish mumkin. Kristal hosil bo'lishining shakli va tezligi reaktsiya shartlariga ta'sir qiladi. Mikrokristaloskopik reaktsiyalarda erituvchining tez bug'lanishi muhim rol o'ynaydi, bu eritmaning konsentratsiyasiga va natijada ionlarni aniqlash sezgirligini oshiradi.

Pirokimyoviy tahlil



Olovli olovda moddalarni qizdirganda, turli xarakterli hodisalar kuzatilishi mumkin: bug'lanish, erish, rang o'zgarishi, olovning ranglanishi. Bu hodisalarning barchasi moddani dastlabki sinovdan o'tkazish uchun sifat tahlilida qo'llaniladi. Ba'zan, pirokimyoviy reaktsiyalar yordamida, uni oshirish mumkin aniqlanishning selektivligi va sezgirligi. Pirokimyoviy reaktsiyalar konda minerallarni tahlil qilish uchun ishlatiladi.

Olovli rang berish

Olovga metall tuzi eritmasi kiritilganda bir qancha murakkab jarayonlar sodir bo'ladi: bug'lanish, qattiq aerozollar hosil bo'lishi, dissotsiatsiya, ionlanish, kislorod bilan o'zaro ta'sir qilish, atomlar, ionlar va molekulalarning qo'zg'alishi. Ushbu jarayonlarning yakuniy natijasi analitik ishlatiladigan effektdir - olov porlashi.

89. Birikmalarning miqdoriy tarkibini aniqlash usullari


90. Asosiy fizik kattaliklar

Jismoniy miqdor – moddiy ob’ekt, fizik hodisa, jarayonning miqdoriy jihatdan tavsiflanishi mumkin bo‘lgan fizik xossasi.

Jismoniy miqdor qiymati - bu jismoniy miqdorni tavsiflovchi, ular asosida olingan o'lchov birligini ko'rsatadigan raqam.

Jismoniy birliklar tizimi – jismoniy miqdorlarning o‘lchov birliklari majmui, ularda asosiy o‘lchov birliklari deb ataladigan ma’lum miqdordagi mavjud bo‘lib, qolgan o‘lchov birliklari esa ushbu asosiy birliklar orqali ifodalanishi mumkin. SI (Xalqaro tizim) - xalqaro birliklar tizimi. SI dunyoda kundalik hayotda ham, fan va texnikada ham eng keng tarqalgan birliklar tizimidir.



SI tizimida har bir asosiy miqdor mos keladigan birlikka ega: uzunlik birligi– metr (m); vaqt birligi– soniya (lar); massa birligi- kilogramm (kg); birliklar elektr tokining intensivligi– amper (A); harorat birligi– kelvin (K); modda miqdorining birligi– mol (mol); yorug'lik intensivligi birligi- kandela (CD)

Amaliy qo'llashda Xalqaro tizim birliklari ko'pincha juda katta yoki juda kichik bo'lib chiqadi, shuning uchun maxsus prefikslar yordamida o'nli ko'paytmalar va pastki ko'paytmalar yaratilishi mumkin.

ovoz paneli Ha 10 1 qaror d 10 -1
gekto G 10 2 centi Bilan 10 -2
kilogramm Kimga 10 3 Milliy m 10 -3
mega M 10 6 mikro mk 10 -6
giga G 10 9 nano n 10 -9
tera T 10 12 piko P 10 -12
peta P 10 15 femto F 10 -15
misol E 10 18 atto A 10 -18

91. Fizik usullar haqida tushuncha va ularning tasnifi

92. Ekspert tadqiqotlarida fizik usullardan foydalanish

93. Fizik miqdor "zichlik" tushunchasi. Zichlikni aniqlash usullari

Zichlik - tana massasining uning hajmiga nisbatiga teng jismoniy miqdor ( r = m/V). Zichlikning ta'rifi, uning o'lchami asosida kg/m 3 SI tizimida.

Moddaning zichligi quyidagilarga bog'liq u tashkil topgan atomlarning massasi va moddadagi atomlar va molekulalarning o'rash zichligi bo'yicha. Atomlarning massasi qanchalik katta bo'lsa va ular bir-biriga qanchalik yaqin joylashgan bo'lsa, zichlik shunchalik katta bo'ladi.

Zichlik o'lchagichlari suyuqliklar, gazlar va qattiq moddalarning zichligini o'lchash uchun ishlatiladi.

Bir jinsli bo'lmagan moddalarning zichligi - massa va hajmning zichlik o'lchanadigan nuqtaga qisqargandagi nisbati. Muayyan standart fizik sharoitlarda ikkita moddaning zichligi nisbati nisbiy zichlik deyiladi; suyuq va qattiq moddalar uchun haroratda o'lchanadi t, odatda distillangan suvning 4°C zichligiga nisbatan, gazlar uchun- normal sharoitda quruq havo yoki vodorodning zichligiga nisbatan ( T= 273K, p = 1,01 10 5 Pa).

Ommaviy va gözenekli qattiq moddalar uchun zichlik farqlanadi rost (g'ovaklari bo'lmagan zich materialning birlik hajmining massasi), ko'rinadigan (don yoki granulalardan tayyorlangan g'ovakli materialning birlik hajmining massasi) va bulk (material qatlamining birlik hajmining massasi) ).

94. Fizik miqdor "massa" tushunchasi. Massani aniqlash usullari

Og'irligi – skalyar fizik miqdor, materiyaning asosiy xususiyatlaridan biri, uning inertial va tortishish xususiyatlarini aniqlaydi. Inertial massa va tortishish massasi mavjud.

Mexanikaga massa tushunchasi kiritildi I. Nyuton. Klassik mexanikada Nyuton massa jismning impuls (harakat miqdori) ta'rifiga kiritilgan: impuls R tananing tezligiga mutanosib V , p=mv (1). Proportsionallik omili - ma'lum bir tana uchun doimiy qiymat m- va tana massasi mavjud. Massaning ekvivalent ta'rifi klassik mexanikaning harakat tenglamasidan olinadi F=ma(2). Bu erda massa - tanaga ta'sir qiluvchi kuch o'rtasidagi proportsionallik koeffitsienti F va u tufayli tananing tezlashishi a. (1) va (2) munosabatlar bilan aniqlangan massa deyiladi inertial (inertial) massa ; u tananing dinamik xususiyatlarini tavsiflaydi, tananing inertsiyasining o'lchovidir: doimiy kuch bilan, tananing massasi qanchalik katta bo'lsa, u kamroq tezlashuvga ega bo'ladi, ya'ni. uning harakat holati qanchalik sekin o'zgaradi.

Gravitatsiya nazariyasida Nyuton massa tortishish maydonining manbai bo'lib xizmat qiladi. Har bir jism tananing massasiga mutanosib tortishish maydonini yaratadi (va boshqa jismlar tomonidan yaratilgan tortishish maydoni ta'sir qiladi, uning kuchi ham jismlarning massasiga proportsionaldir). Bu maydon Nyutonning tortishish qonuni bilan aniqlangan kuch bilan har qanday boshqa jismni ushbu jismga jalb qiladi: F = G* (m 1 * m 2 / R 2) - (3), bu erda R- jismlar orasidagi masofa; G universal tortishish doimiysi, a m 1 Va m 2- tortuvchi jismlar massasi.

Formuladan (3) og'irlik formulasini olish oson R tana massasi m Yerning tortishish maydonida: P = mg(4). Bu yerga g = G*M/r 2- Yerning tortishish maydonida tortishishning tezlashishi. (3) va (4) munosabatlar bilan aniqlangan massa deyiladi tananing tortishish massasi .

Tarozilar - jismlarning massasini (tortishish) ularga ta'sir etuvchi og'irlik bo'yicha, taxminan uni tortishish kuchiga teng deb hisoblaydigan qurilma. Keling, misol sifatida biz oddiy teng qo'l tarozilari yordamida o'lchaydigan tana vaznini o'lchashni ko'rib chiqaylik. Gravitatsiya ta'sirida kuchlar hosil bo'ladi. Tananing massasi bu kuchlar bilan birgalikda bir stakanga, og'irliklarning massasi ikkinchisiga bosiladi. Og'irliklarni tanlab, biz muvozanatga erishamiz, ya'ni. bu kuchlarning tengligi. Bu kosalar orasidagi masofadagi tortishish kuchi bir xil bo‘lib qoladi, deb hisoblab, tortilayotgan jismning massasi og‘irliklar massasiga teng deyish huquqini beradi. Ko'rib turganingizdek, massani o'lchash uchun biz tana massalari va og'irliklarni kuchga aylantirishimiz va kuchlarni bir-biri bilan taqqoslashimiz, ularning harakatini tarozi tutqichlarining mexanik harakatiga aylantirishimiz kerak edi.