Ciri umum kaedah pemisahan dan kepekatan. Pertukaran ion Kaedah untuk mengasingkan bahan dalam kimia analitik
Pengekstrakan sebagai kaedah mengasingkan dan menumpukan bahan
Gambar rajah kromatografi gas
Pengelasan kaedah kromatografi
Kaedah analisis kromatografi
Pada tahun 1903 M.S. Tsvet adalah orang pertama yang menetapkan prinsip kromatografi (bahasa Yunani "chromo" - warna, "grapho" - tulis) dan mencipta kaedah untuk memisahkan pigmen tumbuhan hijau.
Kaedah kromatografi membolehkan pemisahan dan analisis campuran kompleks. Pengasingan bahan berlaku disebabkan oleh kebolehjerapan yang berbeza bagi komponen campuran.
Kromatografi ialah proses dinamik yang berlaku dalam sistem dua fasa tidak bercampur, satu daripadanya adalah mudah alih dan satu lagi tidak bergerak. Fasa bergerak boleh sama ada gas atau cecair, dan fasa pegun boleh menjadi pepejal atau filem nipis cecair yang terjerap pada pepejal.
1) mengikut keadaan pengagregatan fasa mudah alih
Kromatografi gas (GC)
Kromatografi cecair (LC)
2) mengikut geometri lapisan fasa pegun
Penceramah
Lapisan rata (boleh jadi kertas dan lapisan nipis)
Proses kromatografi boleh diwakili seperti berikut:
Lajur diisi
sorben pepejal
Aliran cecair mengalir melaluinya. Bahan X, yang dilarutkan dalam cecair, bergerak bersamanya, tetapi pada masa yang sama cenderung kekal pada permukaan sorben pepejal disebabkan oleh penjerapan, pertukaran ion, dll. Setiap molekul X bergerak sebahagian daripada masa, dan sebahagian daripada masa dipegang oleh fasa pegun.
Kemungkinan untuk memisahkan dua zat terlarut X dan Y adalah disebabkan oleh perbezaan pertalian mereka untuk kedua-dua fasa, i.e. salah satunya berada dalam fasa mudah alih pada kebanyakan masa, jadi ia mencapai penghujung lajur dengan lebih cepat.
di mana k’ ialah faktor pemulihan
Nisbah bilangan mol bahan dalam fasa pegun kepada bilangan mol bahan dalam fasa bergerak
Pekali pengekstrakan mencirikan tahap pengekalan bahan.
Darjah pemisahan dua bahan boleh dinyatakan melalui pekali pemisahan (α):
di manakah pekali pengekstrakan bahan kedua,
Pekali pemulihan bahan pertama.
Pengesan yang diletakkan di salur keluar lajur mendaftar, dan perakam merekodkan isyarat pengesan.
nasi. 10. Isyarat pengesan.
Rajah 10 menunjukkan kromatogram bagi campuran empat komponen. Luas setiap puncak adalah berkadar dengan pecahan jisim komponen dalam campuran.
Salah satu kaedah penumpuan yang penting dan biasa ialah pengekstrakan. Kaedah ini adalah universal: kaedah kini telah ditemui untuk mengekstrak hampir semua unsur dan kebanyakan kelas sebatian. Ia sesuai untuk kedua-dua pengasingan kekotoran mikro dan pemisahan bahan asas; ia hanya soal pilihan sistem pengekstrakan yang betul dan syarat-syarat proses pengasingan. Pengekstrakan biasanya memberikan kecekapan kepekatan yang tinggi. Kaedah ini dicirikan oleh kelajuan dan kemudahan pelaksanaan. Ia digunakan dalam kebanyakan makmal analisis, terutamanya di mana ia berfungsi dengan bahan ketulenan tinggi.
Pengekstrakan, seperti yang diketahui, adalah proses pengagihan zat terlarut antara dua fasa cecair tidak larut, serta kaedah pengasingan dan pengasingan. Kes yang paling biasa adalah apabila satu fasa adalah air, yang kedua adalah pelarut organik.
Kaedah pengekstrakan digunakan untuk dua tujuan:
1) untuk pengekstrakan kuantitatif salah satu bahan terlarut - ini adalah pengekstrakan menyeluruh
2) untuk memisahkan dua bahan terlarut - ini adalah pengekstrakan terpilih
Dalam pengekstrakan biasanya terdapat dua fasa tidak bercampur dan satu bahan boleh sekat. Ini bermakna bahawa pada suhu dan tekanan malar sistem adalah movarian. Di bawah keadaan keseimbangan, nisbah kepekatan bahan teragih dalam kedua-dua fasa (C 0 dan C b) ialah nilai tetap. Kuantiti ini dipanggil pemalar taburan (P) atau pekali taburan.
P = C 0 / C dalam (15)
Р= (а x) 0 / (а x) w = [X] 0 / [X] w,
di mana w, o – air dan pelarut organik
P adalah sama dengan nisbah aktiviti komponen dalam kedua-dua fasa (tetapi nisbah kepekatan juga digunakan, kerana ia biasanya molekul, bukan ion, yang diekstrak). Jika pempolimeran berlaku dalam sistem, pekali taburan akan bergantung kepada kepekatan dan pengiraan akan menjadi lebih kompleks.
Hukum taburan Nernst-Shilov adalah sah apabila zat terlarut berada dalam kedua-dua fasa dalam bentuk yang sama. Pada hakikatnya, bahan boleh berpisah dan mengaitkan, terlarut dan terhidrat. Oleh itu, undang-undang adalah ideal, tetapi banyak sistem pengekstrakan mematuhi undang-undang ini. Secara umum, sistem pengekstrakan sangat pelbagai. Pilihan sistem yang betul sangat menentukan kejayaan pengasingan dan kepekatan pengekstrakan. Dalam kerja ini, sebatian intrakompleks digunakan. Ini adalah salah satu kelas sebatian yang paling biasa digunakan dalam kepekatan pengekstrakan. Buat pertama kalinya, unsur-unsur tertumpu dengan tepat dalam bentuk dithizonates (sebatian intrakompleks). Selepas itu, bersama-sama dengan dithizonate, cupferonates, dithiocarbamates, 8-hydroxynoline, oximes, dll didapati digunakan secara meluas.
Pertimbangkan pengekstrakan X mol zat terlarut (Vair – V w ml dan fasa Vorganik – V 0 ml).
Pekali taburan (P) adalah sama dengan
Р = [X] 0 / [X] w = (X –Y) * V w / V 0 * Y,
di mana Y ialah bilangan mol yang tinggal dalam fasa akueus selepas satu pengekstrakan
Pecahan yang tidak diekstrak ialah
Y / X = f = 1 / (1 + P * (V 0 / V w)) = V w / (V w + PV 0)
f tidak bergantung pada kepekatan awal, oleh itu, apabila menjalankan n jujukan
f n = (1+P V 0 / V w) - n
Pengiraan jumlah pengehadan bahan terlarut yang tidak diekstrak selepas n pengekstrakan cenderung kepada infiniti (dilakukan oleh Griffin).
Adalah jelas bahawa untuk nisbah terhingga V o / V w hadnya ialah f n = 0. Tetapi pengekstrakan sedemikian bukan kepentingan praktikal, kerana isipadu pelarut yang diekstrak hendaklah cenderung kepada infiniti.
Untuk V terhingga dibahagikan kepada n bahagian, persamaan mempunyai bentuk
f n = (1+P V 0 / nV w) - n,
dan dengan n cenderung kepada infiniti,
f ¥ = e - V 0 P / V W
Dengan bilangan pengekstrakan yang tidak terhingga besar, isipadu fasa organik cenderung kepada 0. Dalam amalan, membahagikan pengekstrak kepada lebih daripada 4-5 bahagian tidak begitu berkesan.
Syarat asas proses pengekstrakan
1. Pekali taburan (atau pemalar taburan) – lihat di atas.
2. Faktor pemisahan (S) – nisbah pekali taburan kedua-dua bahan yang diasingkan, semakin besar kepada yang lebih kecil.
3.% pengekstrakan (darjah pengekstrakan) (R) – peratusan bahan yang diekstrak dalam keadaan tertentu daripada jumlah keseluruhan. % pekali taburan pengekstrakan adalah berkaitan dengan hubungan
R = 100D / (D + V in / V 0), di mana V in dan V 0 ialah isipadu keseimbangan bagi fasa akueus dan organik.
4. Pemalar pengekstrakan (K ext) – pemalar keseimbangan bagi tindak balas pengekstrakan heterogen
Sebagai contoh, untuk sebatian intrakompleks, pengekstrakan yang berlaku mengikut persamaan M n + + nHA o MAn (o) + nH +
pemalar pengekstrakan adalah sama dengan
K ext = o * [ H + ] n / [ M n+ ] * n o
4. Ekstrak – fasa organik berasingan yang mengandungi bahan yang diekstrak daripada fasa lain.
5. Ekstrak ialah pelarut organik yang mengekstrak bahan daripada fasa akueus.
6. Pengekstrakan semula - proses mengembalikan bahan yang diekstrak daripada ekstrak ke dalam fasa akueus.
7. Ekstrak semula – fasa akueus yang diasingkan yang mengandungi bahan yang diekstrak daripada ekstrak.
8. Keluk pengekstrakan
Rajah 11. Lengkung pengekstrakan
Semakin curam lengkung, semakin besar cas ion logam. Ini bermakna pH 1/2 bergantung pada pemalar kestabilan chelate dan pada kepekatan berlebihan reagen, tetapi bukan pada kepekatan logam.
Kaedah pemisahan dan penumpuan menduduki tempat penting di kalangan teknik kimia analitik moden. Dalam bentuk yang paling umum, proses analisis kimia termasuk pemilihan sampel dan penyediaannya untuk penentuan, penentuan sebenar dan pemprosesan keputusan. Pembangunan moden instrumentasi analisis dan teknologi komputer memastikan prestasi yang boleh dipercayai bagi peringkat kedua dan ketiga analisis, yang sering dijalankan secara automatik. Sebaliknya, peringkat penyediaan sampel, bahagian integral dan integral yang merupakan operasi pengasingan dan penumpuan, masih kekal sebagai operasi analisis kimia yang paling intensif buruh dan paling kurang tepat. Jika tempoh pengukuran dan pemprosesan keputusan adalah mengikut urutan minit dan kurang kerap daripada saat, maka tempoh penyediaan sampel adalah mengikut urutan jam dan kurang kerap daripada minit. Menurut pakar yang bekerja dalam bidang kawalan analisis alam sekitar, hanya 10% daripada jumlah ralat analisis berlaku pada peringkat pengukuran isyarat, 30% dalam penyediaan sampel dan 60% dalam pensampelan. Ralat yang dibuat semasa pengumpulan dan penyediaan sampel boleh memesongkan keputusan analisis kimia sepenuhnya.
Minat terhadap kaedah pengasingan dan penumpuan tidak berkurangan atas beberapa sebab, di mana beberapa boleh diserlahkan: peningkatan keperluan untuk kepekaan analisis dan ketepatannya, bergantung pada kemungkinan menghapuskan kesan matriks, serta keperluan untuk memastikan kos analisis yang boleh diterima. Banyak instrumen moden membenarkan analisis tanpa pemisahan dan penumpuan terlebih dahulu, tetapi mereka sendiri dan operasinya sangat mahal. Oleh itu, selalunya lebih menguntungkan untuk menggunakan kaedah gabungan dan hibrid, yang menyediakan gabungan optimum pemisahan awal dan kepekatan komponen dengan penentuan seterusnya menggunakan instrumen analisis yang agak murah.
Konsep dan istilah asas. Jenis kepekatan
Mari kita jelaskan konsep semantik istilah asas yang digunakan apabila menerangkan kaedah pemisahan dan penumpuan
Di bawah pembahagian membayangkan operasi (proses) akibatnya beberapa pecahan komponennya diperoleh daripada campuran awal bahan, iaitu komponen yang membentuk campuran awal dipisahkan antara satu sama lain. Apabila dipisahkan, kepekatan komponen mungkin berdekatan antara satu sama lain, tetapi ia mungkin juga berbeza.
penumpuan - operasi (proses) yang mengakibatkan peningkatan nisbah kepekatan atau kuantiti mikrokomponen berbanding komponen matriks atau matriks. Mikrokomponen bermaksud komponen yang terkandung dalam bahan industri, geologi, biologi dan lain-lain, serta dalam objek alam sekitar, dalam kepekatan kurang daripada 100 μg/g. Dalam kes ini, matriks bermaksud persekitaran di mana mikrokomponen berada. Selalunya matriks adalah air atau larutan akueus asid atau garam. Dalam kes sampel pepejal, kepekatan dilakukan selepas memindahkan sampel ke dalam larutan dalam kes ini, larutan mengandungi komponen matriks bersama-sama dengan mikrokomponen. Kepekatan dijalankan di bawah keadaan di mana kepekatan komponen adalah berbeza secara mendadak.
Kepekatan komponen mikro semasa penentuannya digunakan, pertama sekali, dalam kes di mana sensitiviti kaedah untuk penentuan langsung komponen ini tidak mencukupi. Kelebihan utama kepekatan ialah pengurangan had relatif dan kadangkala mutlak pengesanan mikrokomponen disebabkan oleh penghapusan atau pengurangan mendadak pengaruh makrokomponen pada keputusan penentuan. Kepekatan juga diperlukan jika komponen diedarkan secara tidak homogen dalam sampel yang dianalisis; ia membenarkan bekerja dengan sampel yang mewakili. Di samping itu, kepekatan memungkinkan untuk dilakukan tanpa sejumlah besar sampel rujukan, termasuk sampel standard, kerana sebagai hasil kepekatan adalah mungkin untuk mendapatkan pekat secara tunggal, sebagai contoh, pada serbuk arang batu dalam hal pelepasan atom. analisis. Semasa proses penumpuan, ia juga mudah untuk memperkenalkan apa yang dipanggil standard dalaman, jika ia diperlukan. Walau bagaimanapun, kepekatan juga mempunyai kelemahan: ia memanjangkan dan merumitkan analisis, dalam beberapa kes kehilangan dan pencemaran meningkat, dan kadangkala bilangan komponen yang ditentukan berkurangan.
Pemisahan dan penumpuan mempunyai banyak persamaan, baik dalam aspek teori mahupun dalam teknik pelaksanaan. Jelas sekali, tumpuan adalah kes pemisahan yang istimewa. Klasifikasi "kepekatan" sebagai konsep bebas kimia analitik adalah wajar kerana kepentingan praktikal operasi ini dalam analisis kimia dan perbezaan dalam tujuannya berbanding dengan pengasingan. Terima kasih kepada penggunaan pemisahan, adalah mungkin untuk memudahkan analisis dan menghapuskan pengaruh komponen yang mengganggu, manakala tujuan utama penumpuan adalah untuk meningkatkan sensitiviti penentuan.
(Soalan 1). Membezakan mutlak Dan relatif penumpuan. Pada kepekatan mutlak mikrokomponen dipindahkan daripada jisim sampel yang besar kepada jisim pekat kecil; pada masa yang sama, kepekatan mikrokomponen meningkat. Contoh kepekatan mutlak ialah penyejatan matriks dalam analisis air, larutan asid mineral, dan pelarut organik. Katakan, apabila menyejat 20 ml larutan plumbum kepada 1 ml, kita meningkatkan nisbah jisim komponen yang ditentukan kepada jumlah jisim sampel sebanyak 20 kali (dengan syarat komponen yang ditentukan kekal sepenuhnya dalam larutan). Dalam erti kata lain, kami menumpukan perhatian sebanyak 20 kali.
Akibat daripada kepekatan relatif matriks, yang atas satu sebab atau yang lain merumitkan analisis, digantikan dengan matriks organik atau bukan organik yang lain dan nisbah antara mikro dan komponen makro yang mengganggu utama meningkat. Dalam kes ini, nisbah sampel awal dan akhir tidak begitu penting Mari kita anggap bahawa 20 ml larutan plumbum yang sama juga mengandungi zink, dan terdapat 100 kali lebih banyak daripada plumbum. Kami menumpukan plumbum, contohnya melalui pengekstrakan, manakala jumlah zink dikurangkan sebanyak 20 kali ganda, kini ia hanya 5 kali ganda lebih banyak daripada plumbum. Kita boleh mendapatkan kepekatan isipadu yang sama iaitu 20 ml, manakala kepekatan plumbum tidak berubah, tetapi kepekatan zink telah berubah, dan jumlah zink yang kekal dalam larutan tidak lagi akan mengganggu penentuan plumbum berikutnya. . Dalam amalan, kepekatan mutlak dan relatif sering digabungkan; mereka menggantikan elemen matriks dengan matriks organik atau bukan organik lain dan "memampatkan" unsur surih menumpukan kepada jisim yang diperlukan dengan tindakan tambahan, sebagai contoh, penyejatan mudah.
Amalan analisis kimia memerlukan kedua-duanya individu, jadi kumpulan penumpuan. Kepekatan individu adalah operasi akibat di mana satu mikrokomponen atau beberapa mikrokomponen diasingkan secara berurutan daripada objek yang dianalisis, sedangkan apabila penumpuan kumpulan beberapa mikrokomponen diasingkan sekali gus. Kedua-dua kaedah digunakan dalam amalan. Pemilihan kaedah bergantung kepada sifat objek yang dianalisis dan kaedah kepekatan yang digunakan. Kepekatan kumpulan biasanya digabungkan dengan penentuan seterusnya oleh kromatografi, kromatografi-spektrometri jisim, voltammetri pelucutan, dan kepekatan individu dengan kaedah analisis unsur tunggal seperti spektrofotometri, spektrometri serapan atom, dan fluorimetri.
Penumpuan boleh dilakukan dengan dua cara: penyingkiran matriks dan pengasingan unsur mikro. Pilihan kaedah bergantung kepada sifat objek yang dianalisis. Jika matriks adalah mudah (satu atau dua elemen), lebih mudah untuk memadam matriks. Jika asasnya berbilang unsur (mineral kompleks dan aloi, tanah), unsur mikro akan dibebaskan. Pilihannya juga bergantung kepada kaedah kepekatan yang digunakan. Contohnya, kerpasan bersama hanya digunakan untuk mengasingkan unsur surih, dan penyejatan digunakan untuk memisahkan matriks objek yang agak mudah: air semula jadi, asid dan pelarut organik.
F KSMU 4/3-04/01IP No. 6 UMS di KazSMA
bertarikh 14 Jun 2007Universiti Perubatan Negeri Karaganda
Jabatan Disiplin Farmaseutikal dengan Kursus Kimia
Topik: Kaedah untuk mengasing, mengasingkan dan menumpukan bahan dalam kimia analitik.
Disiplin Kimia Analitik
Kepakaran 051103 "Farmasi"
Masa (tempoh) 50 minit
Karaganda 2011
Diluluskan pada mesyuarat kursus kimia
"29". 08.2011 Protokol No. 1
Bertanggungjawab untuk kursus ______________L.M. Vlasova
Subjek: Kaedah untuk mengasing, mengasingkan dan menumpukan bahan dalam kimia analitik.
Sasaran: Untuk membentuk idea tentang penggunaan kaedah untuk mengasing, mengasingkan dan menumpukan bahan dalam kimia analitik untuk memastikan keputusan analisis yang boleh dipercayai, untuk mengkaji kaedah penyamaran yang digunakan untuk menghapuskan komponen yang mengganggu.
Pelan:
Bertopeng.
Pemisahan dan penumpuan.
Ciri kuantitatif pemisahan dan kepekatan.
Kerpasan dan kopresipitasi.
Penjerapan, oklusi, polimorfisme.
Bahan ilustrasi: pembentangan.
Kaedah topeng, pemisahan dan penumpuan.
Selalunya dalam amalan analisis kimia, kaedah yang digunakan untuk mengesan atau menentukan komponen yang diperlukan tidak memberikan hasil yang boleh dipercayai tanpa terlebih dahulu menghapuskan pengaruh komponen yang mengganggu (termasuk yang utama yang membentuk "matriks" sampel yang dianalisis). Terdapat dua cara untuk menghapuskan komponen yang mengganggu. Salah satunya ialah masking - memindahkan komponen yang mengganggu ke dalam bentuk yang tidak lagi mempunyai kesan mengganggu. Operasi ini boleh dijalankan secara langsung dalam sistem yang sedang dianalisis, dengan komponen yang mengganggu kekal dalam sistem yang sama, contohnya dalam penyelesaian yang sama.
Masking tidak selalu boleh dilakukan, terutamanya apabila menganalisis campuran berbilang komponen. Dalam kes ini, kaedah lain digunakan - pemisahan bahan (atau kepekatan).
Bertopeng
Bertopeng- adalah perencatan atau penindasan sepenuhnya tindak balas kimia dengan kehadiran bahan yang boleh mengubah arah atau kelajuannya. Dalam kes ini, tiada fasa baru terbentuk, yang merupakan kelebihan utama topeng berbanding pemisahan, kerana operasi yang berkaitan dengan fasa pemisahan antara satu sama lain dihapuskan. Terdapat dua jenis pelekat: termodinamik (keseimbangan) dan kinetik (tidak seimbang). Dengan penyekat termodinamik, keadaan diwujudkan di mana pemalar tindak balas bersyarat dikurangkan sehingga satu tahap sehingga tindak balas berjalan dengan tidak ketara. Kepekatan komponen bertopeng menjadi tidak mencukupi untuk mengesan isyarat analisis dengan pasti. Penyekat kinetik adalah berdasarkan peningkatan perbezaan antara kadar tindak balas bahan bertopeng dan bahan analit dengan reagen yang sama. Sebagai contoh, tindak balas teraruh MnO - 4 dengan CI - dengan kehadiran Fe (II) menjadi perlahan dengan kehadiran ion fosfat.
Beberapa kumpulan bahan pelekat boleh dibezakan.
Bahan yang membentuk sebatian yang lebih stabil dengan bahan yang mengganggu berbanding dengan yang ditentukan. Sebagai contoh, pembentukan kompleks Fe (II) dengan ion tiosianat merah boleh dihalang dengan memasukkan natrium fluorida ke dalam larutan. Ion fluorida mengikat besi (III) ke dalam kompleks tidak berwarna FeF 3-6, lebih stabil daripada Fe (SCN) n (n -3), yang menghapuskan pengaruh mengganggu Fe (III) apabila mengesan Co (II) dalam bentuk Co (SCN) biru kompleks n (n -2). Triethanolamine berguna untuk menutup Mn(II), Fe(III) dan AI(III) dalam larutan alkali dalam pentitratan kompleksometri kalsium, magnesium, nikel dan zink.
Bahan yang menghalang tindak balas asid-bes dengan pembentukan hidroksida yang tidak larut. Sebagai contoh, dengan kehadiran asid tartarik, Fe(III) oksida hidrat tidak dimendakkan oleh ammonia sehingga pH 9-10.
Bahan yang mengubah keadaan pengoksidaan ion yang mengganggu. Sebagai contoh, untuk menghapuskan pengaruh gangguan Cr (III) semasa pentitratan kompleksometri aluminium dan besi, adalah disyorkan untuk mengoksidakannya kepada Cr (VI).
Bahan yang memendakan ion yang mengganggu, tetapi mendakan tidak perlu diasingkan. Contohnya, semasa pentitratan kompleksometri kalsium dengan kehadiran magnesium, yang dimendakan sebagai hidroksida tetapi tidak dipisahkan.
Bahan dengan kesan tertentu. Sebagai contoh, gelombang polarografi ditindas dengan kehadiran surfaktan tertentu.
Untuk menilai keberkesanan topeng, gunakan indeks topeng. Ini ialah logaritma nisbah jumlah kepekatan bahan yang mengganggu kepada kepekatannya yang masih tidak terikat. Indeks penyamaran boleh dikira dengan mengetahui pemalar keseimbangan bersyarat bagi tindak balas penyamaran yang sepadan.
Bahan pelekat berikut sering digunakan dalam analisis kimia: kompleks; asid hidroksi (tartarik, sitrik, malonik, salisilik); polifosfat yang mampu membentuk kompleks dengan struktur kelat enam anggota (natrium pyro- dan tripolifosfat); piliamin; gliserol; thiourea; halida, sianida, tiosulfat – ion; ammonia, serta campuran bahan [contohnya, KI dalam campuran dengan NH 3 semasa pentitratan kompleksometri Cu (II) dengan kehadiran Hg (II)].
Bersama-sama dengan penyamaran, analisis kimia kadangkala menggunakan pembongkaran - perubahan bahan bertopeng kepada bentuk yang mampu memasuki tindak balas biasanya menjadi ciri khasnya. Ini dicapai dengan memprotonkan sebatian pelekat (jika ia adalah asas yang lemah), memusnahkan atau mengeluarkannya secara tidak boleh balik (contohnya, dengan pemanasan), menukar keadaan pengoksidaan, atau mengikat kepada sebatian yang lebih kuat. Sebagai contoh, pembongkaran ion logam daripada kompleks dengan NH 3, OH -, CN -, F - boleh dicapai dengan mengurangkan pH. Kompleks kadmium dan zink dengan ion sianida dimusnahkan oleh tindakan formaldehid, yang bertindak balas dengan ion sianida untuk membentuk nitril asid glikolik. Kompleks peroksida, contohnya titanium (IV), terurai dengan mendidih dalam larutan berasid. Membuka topeng juga boleh dicapai dengan mengoksidakan sebatian pelekat (contohnya, pengoksidaan EDTA) atau menukar keadaan pengoksidaan bahan bertopeng (Fe 3- ↔ Fe 2-).
2. Pengasingan dan penumpuan.
Keperluan untuk pengasingan dan penumpuan mungkin disebabkan oleh faktor-faktor berikut: 1) sampel mengandungi komponen yang mengganggu penentuan; 2) kepekatan komponen yang ditentukan adalah di bawah had pengesanan kaedah; 3) komponen yang ditentukan diagihkan secara tidak sekata dalam sampel; 4) tiada sampel standard untuk menentukur instrumen; 5) sampel adalah sangat toksik, radioaktif atau mahal.
Perpisahan ialah operasi (proses) akibatnya komponen yang membentuk campuran awal ditentukan antara satu sama lain.
penumpuan– operasi (proses) yang menghasilkan peningkatan dalam nisbah kepekatan atau jumlah komponen mikro kepada kepekatan atau jumlah komponen makro.
Apabila dipisahkan, kepekatan komponen mungkin berdekatan antara satu sama lain, tetapi ia mungkin juga berbeza. Kepekatan dijalankan dalam keadaan di mana kepekatan komponen berbeza dengan ketara.
Apabila menumpukan, bahan yang hadir dalam kuantiti yang kecil sama ada dikumpulkan dalam jumlah atau jisim yang lebih kecil ( kepekatan mutlak), atau diasingkan daripada makrokomponen dengan cara yang nisbah kepekatan mikrokomponen kepada kepekatan makrokomponen meningkat ( kepekatan relatif). Kepekatan relatif boleh dianggap sebagai pemisahan dengan perbezaan bahawa kepekatan awal komponen adalah berbeza secara mendadak. Contoh kepekatan mutlak ialah penyejatan matriks dalam analisis air, larutan asid mineral, dan pelarut organik. Matlamat utama kepekatan relatif adalah untuk menggantikan matriks, yang atas satu sebab atau yang lain membuat analisis sukar, dengan satu lagi organik atau bukan organik. Sebagai contoh, apabila menentukan kekotoran mikro dalam perak ketulenan tinggi, unsur matriks diekstrak dengan O - isopropil - N - etil tiokarbinat dalam kloroform dan kemudian, selepas menyejat fasa akueus kepada isipadu yang kecil, mikrokomponen ditentukan oleh sebarang kaedah.
Membezakan kumpulan dan individu pengasingan dan kepekatan: dengan kaedah kumpulan, beberapa komponen diasingkan dalam satu langkah; dengan kaedah individu, satu komponen atau beberapa komponen diasingkan secara berurutan daripada sampel. Apabila menggunakan kaedah penentuan pelbagai unsur (pelepasan atom, pendarfluor sinar-X, spektrometri jisim percikan, pengaktifan neutron), pemisahan dan kepekatan kumpulan adalah lebih baik. Apabila menentukan dengan kaedah fotometri, fluorimetri, dan penyerapan atom, sebaliknya, adalah lebih sesuai untuk mengasingkan komponen secara individu.
Pemisahan dan penumpuan mempunyai banyak persamaan dalam aspek teori dan dalam pelaksanaan teknikal. Kaedah untuk menyelesaikan masalah adalah sama, tetapi dalam setiap kes tertentu pengubahsuaian mungkin berkaitan dengan jumlah relatif bahan, kaedah mendapatkan dan mengukur isyarat analisis. Sebagai contoh, kaedah pengekstrakan, kopresipitasi, kromatografi, dsb. digunakan untuk pengasingan dan kepekatan Kromatografi digunakan terutamanya untuk mengasingkan campuran kompleks kepada komponen, kopresipitasi untuk kepekatan (contohnya, kopresipitasi isomorfik radium dengan barium sulfat). Anda boleh mempertimbangkan klasifikasi kaedah berdasarkan bilangan fasa, keadaan pengagregatannya dan pemindahan jirim dari satu fasa ke fasa yang lain. Kaedah pilihan adalah berdasarkan pengagihan bahan antara dua fasa seperti cecair-cecair, cecair-pepejal, cecair-gas dan pepejal-gas. Dalam kes ini, sistem homogen boleh diubah menjadi sistem dua fasa dengan sebarang operasi tambahan (kerpasan dan kopresipitasi, penghabluran, penyulingan, penyejatan, dll.), Atau dengan memperkenalkan fasa tambahan - cecair, pepejal, gas (ini adalah kaedah kromatografi, pengekstrakan, penyerapan).
Terdapat kaedah berdasarkan pemisahan komponen dalam satu fasa, contohnya kaedah elektrodialisis, elektroforesis, resapan dan resapan haba. Walau bagaimanapun, di sini kita boleh bercakap secara bersyarat tentang pengagihan komponen antara dua "fasa", kerana komponen, di bawah pengaruh tenaga yang digunakan secara luaran, dibahagikan kepada dua bahagian, yang boleh diasingkan antara satu sama lain, sebagai contoh, oleh membran separa telap.
Setiap bidang aplikasi analisis kimia mempunyai pilihan kaedah pemisahan dan kepekatannya sendiri. Dalam industri petrokimia - terutamanya kaedah kromatografi, dalam kimia toksikologi - pengekstrakan dan kromatografi, dalam industri elektronik - penyulingan dan pengekstrakan.
Arsenal kaedah pemisahan dan penumpuan adalah besar dan sentiasa berkembang. Untuk menyelesaikan masalah, hampir semua sifat kimia dan fizikal bahan dan proses yang berlaku dengannya digunakan.
3. Ciri kuantitatif pemisahan dan kepekatan.
Kebanyakan kaedah pengasingan adalah berdasarkan pengagihan bahan antara dua fasa (I dan II). Sebagai contoh, untuk bahan A keseimbangan ialah
A I ↔ A II (1.1)
Nisbah jumlah kepekatan bahan A dalam kedua-dua fasa dipanggil pekali agihan D:
D= C II / C I (1.2)
Pengekstrakan sepenuhnya sepenuhnya, dan oleh itu pemisahan, secara teorinya mustahil. Kecekapan mengekstrak bahan A dari satu fasa ke fasa yang lain boleh dinyatakan kadar pemulihan R:
R = Q II / Q II + Q I , (1.3)
di mana Q ialah jumlah bahan; R biasanya dinyatakan sebagai peratusan.
Jelas sekali, untuk pemulihan lengkap komponen, nilai R mestilah hampir 100% yang mungkin.
Dalam amalan, pemulihan dianggap kuantitatif jika R A ≥ 99.9%. Ini bermakna 99.9% bahan A mesti masuk ke fasa II. Untuk komponen B yang mengganggu, syarat 1/R B ≥ 99.9 mesti dipenuhi, i.e. Tidak lebih daripada 0.1% bahan B harus bergerak ke fasa II.
Ciri kuantitatif pemisahan bahan A dan B, yang mana keseimbangan diwujudkan antara fasa I dan II, ialah faktor pemisahanά A/B:
ά A/B = D A / D B (1.4)
Untuk pengasingan, adalah perlu bahawa nilai ά A/B adalah tinggi dan hasil darab D A D B hampir dengan satu. Biarkan ά A/B = 10 4. Dalam kes ini, gabungan nilai D A dan D B berikut adalah mungkin:
D A D B R A , % R B , %
10 5 10 100 90,9
10 2 10 -2 99,0 0,99
10 -1 10 -5 9,1 0,001
Seperti yang dapat dilihat, pemisahan boleh dicapai dengan D A D B =1.
Untuk menilai kecekapan penumpuan, gunakan faktor kepekatan S kepada:
S k = q/Q / q sampel /Q sampel, (1.5)
di mana q, q sampel - jumlah mikrokomponen dalam pekat dan sampel; Sampel Q, Q - jumlah makrokomponen dalam pekat dan sampel.
Pekali kepekatan menunjukkan berapa kali nisbah jumlah mutlak komponen mikro dan makro dalam kepekatan berubah berbanding nisbah yang sama dalam sampel asal.
4.Kemendakan dan kopresipitasi
Kaedah pengasingan dan kepekatan termasuk pemendakan dengan pembentukan mendakan kristal dan amorfus.
Syarat untuk pembentukan mendapan kristal.
Perlu:
Menjalankan pemendakan daripada larutan cair dengan larutan pemendakan cair;
Tambah pemendakan perlahan-lahan, setitik demi setitik;
Kacau secara berterusan dengan batang kaca;
Mendakan daripada larutan panas (kadangkala larutan mendakan juga dipanaskan);
Tapis mendakan hanya selepas larutan telah disejukkan;
Semasa pemendakan, tambah bahan yang meningkatkan keterlarutan mendakan.
Keadaan untuk pembentukan sedimen amorf.
Sedimen amorf timbul sebagai hasil daripada pembekuan, iaitu, melekat bersama zarah dan pengagregatannya. Proses pembekuan boleh disebabkan oleh penambahan elektrolit. Anda harus mengepung:
Dari penyelesaian panas;
Dengan kehadiran elektrolit (garam ammonium, asid);
Untuk mendapatkan sedimen padat yang mudah dicuci dan mendap dengan cepat, pemendakan dijalankan daripada larutan pekat dengan larutan pekat pemendakan.
Pencemaran sedimen dengan bahan yang sepatutnya kekal dalam larutan dipanggil kopresipitasi .
Sebagai contoh, jika larutan yang mengandungi campuran BaCL 2 dengan FeCL 3 terdedah kepada H 2 SO 4, maka seseorang akan menjangkakan bahawa hanya BaSO 4 akan memendakan, kerana Garam Fe 2 (SO4) 3 larut dalam air. Pada hakikatnya, garam ini juga sebahagiannya mendakan. Ini boleh disahkan jika mendakan ditapis, dibasuh dan dikalsin. Mendakan BaSO 4 ternyata tidak putih tulen, tetapi coklat kerana Fe 2 O 3 yang terbentuk hasil daripada pengkalsinan Fe 2 (SO 4) 3
Fe 2 (SO 4) 3 → Fe 2 O 3 + 3SO 3
Pencemaran sedimen oleh kopresipitasi dengan sebatian larut berlaku disebabkan oleh pemendakan kimia, dan pemendakan berikutnya dibezakan, di mana pencemaran sedimen dengan bahan yang kurang larut berlaku. Fenomena ini berlaku kerana berhampiran permukaan sedimen, disebabkan oleh daya penjerapan, kepekatan ion pemendakan meningkat dan PR melebihi. Sebagai contoh, apabila ion Ca 2+ dimendakkan oleh ammonium oksalat dengan kehadiran Mg 2+, mendakan CaC 2 O 4 dibebaskan, magnesium oksalat kekal dalam larutan. Tetapi apabila mendakan CaC 2 O 4 disimpan di bawah larutan ibu, selepas beberapa lama ia menjadi tercemar dengan MgC 2 O 4 yang sedikit larut, yang perlahan-lahan melepaskan daripada larutan.
Coprecipitation adalah sangat penting dalam kimia analitik. Ini adalah salah satu punca ralat dalam penentuan gravimetrik. Tetapi corecipitation juga boleh memainkan peranan positif. Sebagai contoh, apabila kepekatan komponen analit sangat rendah sehingga pemendakan hampir mustahil, maka kopresipitasi mikrokomponen analit dijalankan dengan beberapa pengumpul (pembawa) yang sesuai. Teknik pemendakan bersama mikrokomponen dengan pengumpul sangat kerap digunakan dalam kaedah kepekatan. Kepentingannya amat hebat dalam kimia surih dan unsur nadir.
Terdapat beberapa jenis kopresipitasi, termasuk penjerapan, oklusi, dan isomorfisme.
Penyerapan satu bahan oleh bahan lain, yang berlaku pada antara muka, dipanggil penjerapan
. Bahan pencemar – penjerap
, diserap oleh permukaan pepejal - penjerap
.
Penjerapan berjalan mengikut peraturan berikut:
Kelebihan mendakan (contohnya, BaSO 4) mula-mula menjerap ion-ionnya sendiri, iaitu Ba 2+ dan SO 4 2-, bergantung kepada yang mana terdapat lebihan dalam larutan;
Sebaliknya, ion dengan cas tinggi yang berada dalam larutan dengan kepekatan yang sama akan diserap secara keutamaan;
Daripada ion dengan cas yang sama, ion yang kepekatannya dalam larutan lebih tinggi adalah lebih disukai terserap;
Daripada ion yang bercas sama dan mempunyai kepekatan yang sama, ion yang lebih kuat tertarik oleh ion kekisi kristal (peraturan Paneto-Faience) lebih disukai diserap.
Keseimbangan penjerapan bergantung kepada faktor berikut:
1. Kesan luas permukaan penjerap
Oleh kerana bahan atau ion terserap pada permukaan penjerap, jumlah bahan yang diserap oleh penjerap tertentu adalah berkadar terus dengan saiz jumlah permukaannya. Fenomena penjerapan semasa analisis perlu diambil kira terutamanya apabila berhadapan dengan sedimen amorf, kerana zarah mereka terbentuk hasil daripada lekatan sejumlah besar zarah primer kecil antara satu sama lain dan oleh itu mempunyai jumlah permukaan yang besar.
Untuk sedimen kristal, penjerapan memainkan peranan yang lebih rendah.
2. Kesan penumpuan.
Daripada isoterma penjerapan adalah mungkin untuk ditubuhkan
darjah penjerapan berkurangan dengan peningkatan kepekatan bahan dalam larutan
dengan peningkatan kepekatan bahan dalam larutan, jumlah mutlak bahan terserap meningkat
dengan peningkatan kepekatan bahan dalam larutan, jumlah bahan terjerap cenderung kepada nilai akhir tertentu
bahan pada
kepekatan bahan dalam larutan
3. Kesan suhu
Penjerapan adalah proses eksotermik, dan alirannya dipermudahkan oleh penurunan suhu. Peningkatan suhu menggalakkan desorpsi.
Pengaruh sifat ion terserap.
ion dengan cas besar diserap
Daripada ion dengan cas yang sama, ion-ion yang kepekatannya dalam larutan lebih tinggi akan terserap
daripada ion yang bercas sama dan mempunyai kepekatan yang sama, ion lebih disukai diserap yang lebih kuat tertarik oleh ion kekisi kristal (peraturan Panet-Faience.)
Oklusi. Dalam oklusi, bahan cemar terkandung dalam zarah sedimen. Oklusi berbeza daripada penjerapan kerana kekotoran yang terhasil tidak ditemui di permukaan, tetapi di dalam zarah sedimen.
Punca oklusi.
Penangkapan mekanikal kekotoran asing. Proses ini berjalan lebih cepat lebih cepat penghabluran berlaku.
1) tiada kristal "ideal"; mereka mempunyai retakan kecil dan lompang yang dipenuhi dengan minuman keras ibu. Kristal terkecil boleh melekat bersama, memerangkap minuman keras ibu.
2) Penjerapan semasa pembentukan penghabluran sedimen.
Semasa pertumbuhan kristal, pelbagai kekotoran daripada larutan diserap secara berterusan daripada hablur benih terkecil pada permukaan baru, manakala semua peraturan penjerapan dipatuhi.
3) Pembentukan sebatian kimia antara sedimen dan kekotoran yang terhasil.
Urutan penyelesaian disalirkan adalah sangat penting semasa oklusi. Apabila larutan semasa pemendakan mengandungi lebihan anion yang merupakan sebahagian daripada sedimen, maka oklusi kation luar berlaku, dan sebaliknya, jika larutan mengandungi lebihan kation dengan nama yang sama, maka oklusi anion luar berlaku.
Sebagai contoh, apabila BaSO 4 (BaCL 2 + NaSO 4) terbentuk, ion Na + tersumbat dalam lebihan SO 4 2-, dan lebihan Ba 2 + - CL -
Untuk melemahkan oklusi kation luar, pemendakan mesti dilakukan supaya hablur sedimen tumbuh dalam medium yang mengandungi lebihan kation sedimen sendiri. Sebaliknya, jika anda ingin mendapatkan mendakan bebas daripada anion luar tersumbat, anda perlu melakukan pemendakan dalam medium yang mengandungi lebihan anion sebatian termendak itu sendiri.
Jumlah oklusi dipengaruhi oleh kadar penyerapan bahan pemendakan. Apabila pemendakan ditambah perlahan-lahan, sedimen yang lebih tulen biasanya diperolehi. Kerpasan bersama hanya berlaku semasa pembentukan sedimen.
Isomorfisme ialah pembentukan kristal campuran.
Bahan isomorfik ialah bahan yang mampu mengkristal untuk membentuk kekisi kristal bersama, dan apa yang dipanggil kristal campuran diperolehi.
Contoh biasa ialah pelbagai tawas. Jika anda melarutkan hablur aluminium yang tidak berwarna - kalium tawas KAl (SO 4) 2 12H 2 O dengan kromium yang sangat violet - kalium...KSr (SO 4) 2 12H 2 O, maka hablur bercampur terbentuk hasil daripada penghabluran. Warna kristal ini lebih pekat, lebih tinggi kepekatan KCr(SO 4) 2.
Sebatian isomorfik biasanya membentuk kristal dengan bentuk yang sama.
Intipati isomorfisme ialah ion dengan jejari yang serupa boleh menggantikan satu sama lain dalam kekisi kristal. Sebagai contoh, ion Ra dan Ba mempunyai jejari yang rapat, oleh itu, apabila BaSO 4 dimendapkan, hablur isomorfik akan memendakan daripada larutan yang mengandungi sejumlah kecil Ra 2+. Berbeza dengan ion KCr(SO 4) 2, yang mempunyai jejari atom yang lebih kecil.
3. Kerpasan bersama merupakan punca utama ralat dalam analisis gravimetrik.
Kerpasan bersama boleh dikurangkan dengan memilih kaedah analisis yang betul dan memilih kerpasan secara rasional. Apabila memendakan dengan pemendakan organik, lebih kurang pemendakan bahan asing diperhatikan berbanding apabila menggunakan pemendakan bukan organik. Pemendakan mesti dilakukan dalam keadaan di mana mendakan kristal kasar terbentuk. Simpan sedimen di bawah larutan ibu untuk masa yang lama.
Untuk membersihkan sedimen daripada kekotoran yang terserap, ia mesti dibasuh dengan teliti. Untuk menghilangkan kekotoran yang terhasil daripada oklusi dan isomorfisme, sedimen tertakluk kepada represipitasi.
Sebagai contoh, apabila menentukan Ca 2+, ia dimendakkan dalam bentuk CaC 2 O 4 jika Mg 2+ terdapat dalam larutan, maka sedimen sangat tercemar dengan kekotoran MgC 2 O 4. Untuk menyingkirkan kekotoran, mendakan dibubarkan dalam HCL. Ini menghasilkan larutan di mana kepekatan Mg 2+ lebih rendah daripada larutan asal. Penyelesaian yang terhasil dinetralkan dan pemendakan diulang semula. Sedimen ternyata bebas daripada Mg 2+.
4. Mendakan amorfus terbentuk daripada larutan koloid melalui pembekuan, i.e. Gabungan zarah menjadi agregat yang lebih besar, yang, di bawah pengaruh graviti, akan mengendap di bahagian bawah kapal.
Larutan koloid adalah stabil kerana kehadiran cas yang sama, pelarut atau cangkang penghidratan = Agar pemendakan bermula, perlu meneutralkan cas dengan menambahkan beberapa elektrolit. Dengan meneutralkan cas, elektrolit membolehkan zarah melekat antara satu sama lain.
Untuk mengeluarkan cengkerang pelarutan, teknik seperti pengasinan keluar digunakan, iaitu, menambahkan kepekatan elektrolit yang tinggi, ion-ionnya dalam larutan memilih molekul pelarut daripada zarah koloid dan melarutkannya sendiri.
Pembekuan digalakkan oleh peningkatan suhu. Juga, pemendakan sedimen amorf mesti dilakukan daripada larutan pekat, maka sedimen lebih tumpat, mendap lebih cepat dan lebih mudah untuk mencuci kekotoran.
Mendakan amorfus selepas pemendakan tidak disimpan di bawah minuman keras ibu, tetapi dengan cepat ditapis dan dicuci, kerana mendakan itu ternyata bergelatin.
Kebalikan daripada proses pembekuan ialah proses peptisasi. Apabila sedimen amorfus dibasuh dengan air, ia boleh kembali ke dalam keadaan koloid; larutan ini melalui penapis dan sebahagian daripada sedimen melaluinya. tersesat. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa elektrolit dibasuh keluar dari sedimen, jadi zarah-zarah terkoagulasi sekali lagi menerima caj dan mula menolak satu sama lain. Akibatnya, agregat besar hancur menjadi zarah koloid yang kecil, yang bebas melalui penapis.
Untuk mengelakkan peptisasi, sedimen dibasuh bukan dengan air tulen, tetapi dengan larutan cair beberapa elektrolit.
Elektrolit mestilah bahan meruap dan dikeluarkan sepenuhnya apabila dinyalakan. Garam ammonium atau asid meruap digunakan sebagai elektrolit tersebut.
kesusasteraan:
1. Kharitonov Yu.A. Kimia analisis.buku 1,2. M.; VS, 2003
2. Tsitovich I.K. Kursus kimia analitik. M., 2004.
3. Vasiliev V.P. Kimia analisis. buku 1.2. M., Bustard, 2003.
4. Kellner R., Merme J.M., Otto M., Widmer G.M. Kimia analisis. vol. 1, 2. Terjemahan daripada bahasa Inggeris. bahasa M., Mir, 2004.
5. Otto M. Kaedah moden kimia analitik vol.1,2. M., Tekhnosphere, 2003.
6. Ponomarev V.D. Kimia analisis, bahagian 1, 2. M., VSh, 1982.
7. Zolotov Yu.A. Asas Kimia Analitik, vol. 1, 2, VSh, 2000.
Soalan keselamatan (maklum balas)
Senaraikan faktor yang bergantung kepada pekali taburan.
Berikan satu contoh bahan penutup yang digunakan dalam analisis kimia.
Apakah yang boleh dikelaskan sebagai kaedah pengasingan dan penumpuan.
Apakah faktor yang menentukan tahap pengekstrakan sesuatu bahan?
Terangkan kelebihan sedimen amorf berbanding kristal dalam pemendapan mikrokomponen.
Apakah jenis interaksi yang wujud antara bahan dan sorben?
Terdapat banyak klasifikasi kaedah pengasingan dan kepekatan berdasarkan ciri-ciri yang berbeza. Mari kita lihat yang paling penting daripada mereka.
1. Pengelasan mengikut sifat proses diberikan dalam Rajah.
nasi. 1
Kaedah kimia pemisahan dan kepekatan adalah berdasarkan berlakunya tindak balas kimia, yang disertai dengan pemendakan produk dan pembebasan gas. Sebagai contoh, dalam analisis organik, kaedah kepekatan utama ialah penyulingan: semasa penguraian terma, matriks disuling dalam bentuk CO2, H2O, N2, dan logam boleh ditentukan dalam abu yang tinggal.
Kaedah pemisahan dan kepekatan fizikokimia paling kerap berdasarkan pengedaran terpilih bahan antara dua fasa. Sebagai contoh, dalam industri petrokimia, kromatografi adalah amat penting.
Kaedah fizikal pengasingan dan kepekatan paling kerap berdasarkan perubahan keadaan pengagregatan bahan.
2. Pengelasan mengikut sifat fizikal kedua-dua fasa. Pengagihan bahan boleh dijalankan antara fasa yang berada dalam keadaan pengagregatan yang sama atau berbeza: gas (G), cecair (L), pepejal (S). Selaras dengan ini, kaedah berikut dibezakan (Rajah).
nasi. 2
Dalam kimia analitik, kaedah pengasingan dan kepekatan, yang berdasarkan pengagihan bahan antara fasa cecair dan pepejal, telah menemui kepentingan yang paling besar.
- 3. Pengelasan mengikut bilangan perbuatan asas (peringkat).
- § Kaedah peringkat tunggal - berdasarkan pengedaran tunggal bahan antara dua fasa. Pemisahan berlaku dalam keadaan statik.
- § Kaedah pelbagai peringkat - berdasarkan pengedaran berbilang bahan antara dua fasa. Terdapat dua kumpulan kaedah pelbagai peringkat:
- – mengulangi proses pengedaran tunggal (contohnya, pengekstrakan berulang). Pemisahan berlaku dalam keadaan statik;
- – kaedah berdasarkan pergerakan satu fasa berbanding fasa yang lain (contohnya, kromatografi). Pemisahan berlaku dalam keadaan dinamik
- 3. Pengelasan mengikut jenis keseimbangan (Gamb.).
nasi. 3
Kaedah pengasingan termodinamik adalah berdasarkan perbezaan tingkah laku bahan dalam keadaan keseimbangan. Mereka adalah paling penting dalam kimia analitik.
Kaedah pemisahan kinetik adalah berdasarkan perbezaan tingkah laku bahan semasa proses yang membawa kepada keadaan keseimbangan. Sebagai contoh, dalam penyelidikan biokimia, elektroforesis adalah sangat penting. Kaedah kinetik lain digunakan untuk memisahkan zarah larutan koloid dan larutan sebatian berat molekul tinggi. Dalam kimia analitik, kaedah ini digunakan kurang kerap.
Kaedah kromatografi adalah berdasarkan kedua-dua keseimbangan termodinamik dan kinetik. Ia amat penting dalam kimia analitik, kerana ia membenarkan pengasingan dan analisis kualitatif dan kuantitatif serentak bagi campuran berbilang komponen.
Pengasingan ialah operasi yang membolehkan komponen sampel diasingkan antara satu sama lain. Ia digunakan jika sesetengah komponen sampel mengganggu penentuan atau pengesanan yang lain, iaitu apabila kaedah analisis tidak cukup selektif dan pertindihan isyarat analisis mesti dielakkan. Dalam kes ini, kepekatan bahan yang diasingkan biasanya rapat.
Kepekatan ialah operasi yang membolehkan anda meningkatkan kepekatan mikrokomponen berbanding komponen utama sampel (matriks). Ia digunakan jika kepekatan mikrokomponen kurang daripada had pengesanan Cmin, iaitu apabila kaedah analisis tidak cukup sensitif. Walau bagaimanapun, kepekatan komponen sangat berbeza. Kepekatan sering digabungkan dengan pemisahan.
Pengasingan dan penumpuan mempunyai banyak persamaan; Mereka sangat pelbagai.
Terdapat banyak klasifikasi kaedah pengasingan dan kepekatan berdasarkan ciri-ciri yang berbeza.
a) pengelasan mengikut sifat proses
Kaedah kimia pemisahan dan kepekatan adalah berdasarkan berlakunya tindak balas kimia, yang disertai dengan pemendakan produk dan pembebasan gas.
Kaedah pemisahan dan kepekatan fizikokimia paling kerap berdasarkan pengedaran terpilih bahan antara dua fasa.
Kaedah fizikal pengasingan dan kepekatan paling kerap berdasarkan perubahan keadaan pengagregatan bahan.
b) pengelasan mengikut sifat fizikal kedua-dua fasa
Pengagihan bahan boleh dijalankan antara fasa yang berada dalam keadaan pengagregatan yang sama atau berbeza: gas (G), cecair (L), pepejal (S).
c) pengelasan mengikut bilangan perbuatan asas (peringkat)
Kaedah peringkat tunggal adalah berdasarkan pengedaran tunggal bahan antara dua fasa. Pemisahan berlaku dalam keadaan statik.
Kaedah berbilang peringkat adalah berdasarkan pengedaran berbilang bahan antara dua fasa. Terdapat dua kumpulan kaedah berbilang peringkat: dengan pengulangan proses pengedaran tunggal, kaedah berdasarkan pergerakan satu fasa relatif kepada yang lain.
d) pengelasan mengikut jenis keseimbangan
Kaedah pengasingan termodinamik adalah berdasarkan perbezaan tingkah laku bahan dalam keadaan keseimbangan. Mereka adalah paling penting dalam kimia analitik.
Kaedah pemisahan kinetik adalah berdasarkan perbezaan tingkah laku bahan semasa proses yang membawa kepada keadaan keseimbangan. Sebagai contoh, dalam penyelidikan biokimia, elektroforesis adalah sangat penting. Kaedah kinetik lain digunakan untuk memisahkan zarah larutan koloid dan larutan sebatian berat molekul tinggi. Dalam kimia analitik, kaedah ini digunakan kurang kerap.
Kaedah kromatografi adalah berdasarkan kedua-dua keseimbangan termodinamik dan kinetik. Ia amat penting dalam kimia analitik, kerana ia membenarkan pengasingan dan analisis kualitatif dan kuantitatif serentak bagi campuran berbilang komponen.
Pertukaran ion
Pertukaran ion ialah proses stoikiometrik boleh balik yang berlaku pada antara muka antara ionit dan larutan elektrolit.
Penukar ion ialah polielektrolit molekul tinggi daripada pelbagai struktur dan komposisi. Sifat utama penukar ion ialah ia menyerap kation atau anion daripada larutan, melepaskan ke dalam larutan bilangan ion yang setara dengan tanda cas yang sama.
Kaedah analisis kromatografi
Kromatografi ialah kaedah dinamik untuk pengasingan dan penentuan bahan, berdasarkan pengagihan berbilang komponen antara dua fasa - mudah alih dan pegun. Bahan memasuki lapisan sorben bersama-sama dengan aliran fasa mudah alih. Dalam kes ini, bahan diserap dan kemudian, apabila bersentuhan dengan bahagian baru fasa mudah alih, diserap. Pergerakan fasa mudah alih berlaku secara berterusan, jadi penyerapan dan desorpsi bahan berlaku secara berterusan. Dalam kes ini, sebahagian daripada bahan berada dalam fasa pegun dalam keadaan terserap, dan sebahagiannya berada dalam fasa mudah alih dan bergerak bersamanya. Akibatnya, kelajuan pergerakan bahan ternyata kurang daripada kelajuan pergerakan fasa bergerak. Semakin banyak bahan diserap, semakin perlahan ia bergerak. Jika campuran bahan dikromatografi, maka kelajuan pergerakan setiap satunya adalah berbeza kerana pertalian yang berbeza untuk sorben, akibatnya bahan dipisahkan: beberapa komponen ditangguhkan pada permulaan perjalanan, yang lain bergerak. selanjutnya.
Bergantung kepada keadaan pengagregatan fasa, perbezaan dibuat antara kromatografi gas (fasa bergerak - gas atau wap) dan kromatografi cecair (fasa bergerak - cecair).
Mengikut mekanisme interaksi bahan dengan sorben, jenis kromatografi berikut dibezakan: penjerapan, pengedaran, pertukaran ion, pemendapan, redoks, pengkompleksan, dll.
Kaedah kromatografi gas telah menjadi paling meluas kerana teori dan peralatan untuknya telah dibangunkan sepenuhnya. Kromatografi gas ialah kaedah hibrid yang membolehkan pemisahan serentak dan penentuan komponen campuran. Gas, campuran atau sebatiannya yang berada dalam keadaan gas atau wap di bawah keadaan pemisahan digunakan sebagai fasa bergerak (gas pembawa). Penjerap pepejal atau cecair yang digunakan dalam lapisan nipis pada permukaan pembawa lengai digunakan sebagai fasa pegun.
