Karakteristikat e përgjithshme të metodave të ndarjes dhe përqendrimit. Shkëmbimi i joneve Metodat për ndarjen e substancave në kiminë analitike
Ekstraktimi si metodë e ndarjes dhe koncentrimit të substancave
Diagrami i gazkromatografit
Klasifikimi i metodave kromatografike
Metodat kromatografike të analizës
Në vitin 1903 M.S. Tsvet ishte i pari që përcaktoi parimet e kromatografisë (greqisht "chromo" - ngjyra, "grapho" - shkruani) dhe krijoi një metodë për ndarjen e pigmenteve të bimëve jeshile.
Metoda kromatografike bën të mundur ndarjen dhe analizimin e përzierjeve komplekse. Ndarja e substancave ndodh për shkak të absorbueshmërisë së ndryshme të përbërësve të përzierjes.
Kromatografia është një proces dinamik që ndodh në një sistem me dy faza të papërziershme, njëra prej të cilave është e lëvizshme dhe tjetra e palëvizshme. Faza e lëvizshme mund të jetë ose një gaz ose një lëng, dhe faza e palëvizshme mund të jetë një film i ngurtë ose i hollë lëngu i përthithur në një të ngurtë.
1) sipas gjendjes së grumbullimit të fazës së lëvizshme
Kromatografia me gaz (GC)
Kromatografia e lëngshme (LC)
2) sipas gjeometrisë së shtresës fazore stacionare
Folësi
Shtresë e sheshtë (mund të jetë letër dhe me shtresë të hollë)
Procesi kromatografik mund të përfaqësohet si më poshtë:
Kolona e mbushur
sorbent i ngurtë
Një rrjedhë lëngu rrjedh nëpër të. Substanca X, e tretur në një lëng, lëviz me të, por në të njëjtën kohë tenton të mbetet në sipërfaqen e sorbentit të ngurtë për shkak të adsorbimit, shkëmbimit të joneve, etj. Çdo molekulë X lëviz një pjesë të kohës dhe një pjesë të kohës mbahet nga faza stacionare.
Mundësia e ndarjes së dy tretësirave X dhe Y është për shkak të ndryshimit të afinitetit të tyre për të dyja fazat, d.m.th. njëri prej tyre është në fazën e lëvizshme shumicën e kohës, kështu që arrin në fund të kolonës më shpejt.
ku k’ është faktori i rikuperimit
Raporti i numrit të moleve të një lënde në fazën e palëvizshme me numrin e moleve të një substance në fazën e lëvizshme
Koeficienti i nxjerrjes karakterizon shkallën e mbajtjes së një substance.
Shkalla e ndarjes së dy substancave mund të shprehet përmes koeficientit të ndarjes (α):
ku është koeficienti i nxjerrjes së substancës së dytë,
Koeficienti i rikuperimit të substancës së parë.
Një detektor i vendosur në daljen e kolonës regjistron dhe një regjistrues regjistron sinjalet e detektorit.
Oriz. 10. Sinjalet e detektorit.
Figura 10 tregon një kromatogram të një përzierjeje me katër përbërës. Sipërfaqja e çdo maje është proporcionale me fraksionin masiv të përbërësit në përzierje.
Një nga metodat e rëndësishme dhe të zakonshme të përqendrimit është nxjerrja. Metoda është universale: tani janë gjetur metoda për nxjerrjen e pothuajse të gjithë elementëve dhe shumicës së klasave të përbërjeve. Është i përshtatshëm si për ndarjen e mikropapastërtive ashtu edhe për ndarjen e substancës bazë, është vetëm një çështje e zgjedhjes së saktë të sistemit të nxjerrjes dhe kushteve të procesit të ndarjes. Nxjerrja zakonisht siguron efikasitet të lartë të përqendrimit. Metoda karakterizohet nga shpejtësia dhe lehtësia e zbatimit. Përdoret në shumicën e laboratorëve analitikë, veçanërisht kur ata punojnë me substanca me pastërti të lartë.
Nxjerrja, siç dihet, është procesi i shpërndarjes së një lënde të tretur midis dy fazave të lëngshme të papërziershme, si dhe një metodë e izolimit dhe ndarjes. Rasti më i zakonshëm është kur një fazë është ujë, e dyta është një tretës organik.
Metoda e nxjerrjes përdoret për dy qëllime:
1) për nxjerrjen sasiore të njërës prej substancave të tretura - ky është nxjerrje shteruese
2) për të ndarë dy tretësirë - ky është ekstraktim selektiv
Në ekstraktim zakonisht ekzistojnë dy faza të papërziershme dhe një substancë e ndarë. Kjo do të thotë se në temperaturë dhe presion konstant sistemi është monovariant. Në kushte ekuilibri, raporti i përqendrimeve të substancës së shpërndarë në të dyja fazat (C 0 dhe C b) është një vlerë konstante. Kjo sasi quhet konstanta e shpërndarjes (P) ose koeficienti i shpërndarjes.
P = C 0 / C në (15)
Р= (а x) 0 / (а x) w = [X] 0 / [X] w,
ku w, o – ujë dhe tretës organik
P është e barabartë me raportin e aktiviteteve të përbërësit në të dy fazat (por përdoret gjithashtu raporti i përqendrimeve, pasi zakonisht nxirren molekula, jo jone). Nëse polimerizimi ndodh në sistem, koeficienti i shpërndarjes do të varet nga përqendrimi dhe llogaritja do të bëhet më komplekse.
Ligji i shpërndarjes Nernst-Shilov është i vlefshëm kur substanca e tretur është në të dy fazat në të njëjtën formë. Në realitet, një substancë mund të shpërndahet dhe të shoqërohet, të tretet dhe të hidratohet. Kështu, ligji idealizohet, por shumë sisteme nxjerrjeje i binden këtij ligji. Në përgjithësi, sistemet e nxjerrjes janë shumë të ndryshme. Zgjedhja e saktë e sistemit përcakton shumë suksesin e ndarjes dhe përqendrimit të nxjerrjes. Në këtë punë u përdorën komponime intrakomplekse. Kjo është një nga klasat më të zakonshme të komponimeve të përdorura në përqendrimin e ekstraktimit. Për herë të parë, elementët u përqendruan pikërisht në formën e dithizonateve (komponime intrakomplekse). Më pas, së bashku me dithizonatin, gjetën përdorim të gjerë kuferonatet, ditiokarbamatet, 8-hidroksinolina, oksimat etj.
Merrni parasysh nxjerrjen e X moleve të substancës së tretur (Vujë – V w ml dhe faza Vorganike – V 0 ml).
Koeficienti i shpërndarjes (P) është i barabartë me
Р = [X] 0 / [X] w = (X –Y) * V w / V 0 * Y,
ku Y është numri i moleve që mbeten në fazën ujore pas një nxjerrjeje
Pjesa e paekstraktuar është
Y / X = f = 1 / (1 + P * (V 0 / V w)) = V w / (V w + PV 0)
f nuk varet nga përqendrimi fillestar, prandaj, kur kryhen n sekuenca
f n = (1+P V 0 / V w) - n
Llogaritja e sasisë kufizuese të lëndës së tretur që mbetet e paekstraktuar pas n ekstraktimeve tenton në pafundësi (e bërë nga Griffin).
Është e qartë se për një raport të fundëm V o / V w kufiri është f n = 0. Por një nxjerrje e tillë nuk është me interes praktik, sepse vëllimi i tretësit të nxjerrë duhet të priret në pafundësi.
Për një V o të fundme të ndarë në n pjesë, ekuacioni ka formën
f n = (1+P V 0 / nV w) - n,
dhe me n që priret drejt pafundësisë,
f ¥ = e - V 0 P / V W
Me një numër pafundësisht të madh ekstraktimesh, vëllimi i fazës organike tenton në 0. Në praktikë, ndarja e ekstraktuesit në më shumë se 4-5 porcione nuk është shumë efektive.
Kushtet themelore të procesit të nxjerrjes
1. Koeficienti i shpërndarjes (ose konstanta e shpërndarjes) - shih më lart.
2. Faktori i ndarjes (S) – raporti i koeficientëve të shpërndarjes së dy substancave që ndahen, sa më i madhi me më të voglin.
3.% ekstraktim (shkalla e ekstraktimit) (R) – përqindja e një substance të nxjerrë në kushte të dhëna nga sasia totale. Koeficienti i shpërndarjes % të nxjerrjes lidhet me relacionin
R = 100D / (D + V në / V 0), ku V in dhe V 0 janë vëllimet ekuilibër të fazave ujore dhe organike.
4. Konstanta e nxjerrjes (К ext) – konstanta e ekuilibrit të një reaksioni heterogjen të nxjerrjes
Për shembull, për komponimet intrakomplekse, nxjerrja e të cilave vazhdon sipas ekuacionit M n + + nHA o MAn (o) + nH +
konstanta e nxjerrjes është e barabartë me
K ext = o * [ H + ] n / [ M n+ ] * n o
4. Ekstrakt - një fazë organike e ndarë që përmban një substancë të nxjerrë nga një fazë tjetër.
5. Një ekstraktues është një tretës organik që nxjerr një substancë nga faza ujore.
6. Riekstraktimi - procesi i kthimit të substancës së nxjerrë nga ekstrakti në fazën ujore.
7. Riekstrakt - një fazë ujore e ndarë që përmban një substancë të nxjerrë nga ekstrakti.
8. Lakoret e nxjerrjes
Fig. 11. Kurbat e nxjerrjes
Sa më të pjerrëta të jenë kthesat, aq më e madhe është ngarkesa e jonit metalik. Kjo do të thotë se pH 1/2 varet nga konstanta e qëndrueshmërisë së kelatit dhe nga përqendrimi i tepërt i reagentit, por jo nga përqendrimi i metalit.
Metodat e ndarjes dhe të përqendrimit zënë një vend të rëndësishëm midis teknikave të kimisë analitike moderne. Në formën e tij më të përgjithshme, procesi i analizës kimike përfshin përzgjedhjen e mostrës dhe përgatitjen e tij për përcaktimin, përcaktimin dhe përpunimin aktual të rezultateve. Zhvillimi modern i instrumenteve analitike dhe teknologjisë kompjuterike siguron performancë të besueshme të fazës së dytë dhe të tretë të analizës, e cila shpesh kryhet automatikisht. Përkundrazi, faza e përgatitjes së mostrës, pjesë integrale dhe integrale e së cilës janë operacionet e ndarjes dhe përqendrimit, mbetet ende operacioni më intensiv i punës dhe më pak i saktë i analizave kimike. Nëse kohëzgjatja e matjes dhe e përpunimit të rezultateve është në rendin e minutave dhe më rrallë se sekonda, atëherë kohëzgjatja e përgatitjes së mostrës është në rendin e orëve dhe më rrallë se minuta. Sipas ekspertëve që punojnë në fushën e kontrollit analitik mjedisor, vetëm 10% e gabimit total të analizës ndodh në fazën e matjes së sinjalit, 30% në përgatitjen e mostrës dhe 60% në marrjen e mostrave. Gabimet e bëra gjatë mbledhjes dhe përgatitjes së mostrës mund të shtrembërojnë plotësisht rezultatet e një analize kimike.
Interesi për metodat e ndarjes dhe përqendrimit nuk zbehet për një sërë arsyesh, nga të cilat mund të theksohen disa: rritja e kërkesave për ndjeshmërinë e analizës dhe saktësinë e saj, në varësi të mundësisë së eliminimit të efektit të matricës, si dhe kërkesës. për të siguruar një kosto të pranueshme të analizës. Shumë instrumente moderne lejojnë analiza pa ndarje dhe përqendrim paraprak, por ato vetë dhe funksionimi i tyre janë shumë të shtrenjta. Prandaj, shpesh është më fitimprurëse të përdoren të ashtuquajturat metoda të kombinuara dhe hibride, të cilat ofrojnë një kombinim optimal të ndarjes dhe përqendrimit paraprak të përbërësve me përcaktimin e tyre të mëvonshëm duke përdorur instrumente analitike relativisht të lira.
Konceptet dhe termat bazë. Llojet e përqendrimit
Le të sqarojmë konceptin semantik të termave bazë që përdoren gjatë përshkrimit të metodave të ndarjes dhe përqendrimit
Nën ndarje nënkupton një operacion (proces) si rezultat i të cilit disa fraksione të përbërësve të tij fitohen nga një përzierje fillestare e substancave, domethënë, përbërësit që përbëjnë përzierjen fillestare ndahen nga njëri-tjetri. Kur ndahen, përqendrimet e përbërësve mund të jenë afër njëri-tjetrit, por ato gjithashtu mund të ndryshojnë.
përqendrimi - një operacion (proces) që rezulton në një rritje të raportit të përqendrimit ose sasisë së mikrokomponentëve në raport me matricën ose përbërësit e matricës. Mikrokomponentë nënkuptojnë përbërësit e përfshirë në materiale industriale, gjeologjike, biologjike dhe materiale të tjera, si dhe në objekte mjedisore, në përqendrime më të vogla se 100 μg/g. Në këtë rast, matrica nënkupton mjedisin në të cilin ndodhen mikrokomponentët. Shpesh matrica është ujë ose një zgjidhje ujore e acideve ose kripërave. Në rastin e mostrave të ngurta, përqendrimi kryhet pas transferimit të mostrës në tretësirë, në këtë rast tretësira përmban përbërës të matricës së bashku me mikrokomponentët. Përqendrimi kryhet në kushte ku përqendrimet e përbërësve janë thelbësisht të ndryshme.
Përqendrimi i mikrokomponentëve gjatë përcaktimit të tyre përdoret, para së gjithash, në rastet kur ndjeshmëria e metodave për përcaktimin e drejtpërdrejtë të këtyre komponentëve është e pamjaftueshme. Avantazhi kryesor i përqendrimit është zvogëlimi i kufijve relativ dhe ndonjëherë absolut të zbulimit të mikrokomponentëve për shkak të eliminimit ose zvogëlimit të mprehtë të ndikimit të makrokomponentëve në rezultatet e përcaktimit. Përqendrimi është gjithashtu i nevojshëm nëse komponenti shpërndahet në mënyrë johomogjene në kampionin e analizuar, ai ju lejon të punoni me mostra përfaqësuese; Për më tepër, përqendrimi bën të mundur që të bëhet pa një numër të madh mostrash referencë, përfshirë mostrat standarde, pasi si rezultat i përqendrimit është e mundur të merren koncentrate në një bazë të vetme, për shembull, në pluhur qymyri në rastin e emetimit atomik. analiza. Gjatë procesit të përqendrimit, është gjithashtu e përshtatshme të futen të ashtuquajturat standarde të brendshme, nëse ato janë të nevojshme. Megjithatë, përqendrimi ka edhe disavantazhe: zgjat dhe ndërlikon analizën, në disa raste rriten humbjet dhe ndotja, dhe nganjëherë zvogëlohet numri i përbërësve që përcaktohen.
Ndarja dhe përqendrimi kanë shumë të përbashkëta, si në aspektin teorik ashtu edhe në teknikën e ekzekutimit. Natyrisht, përqendrimi është një rast i veçantë i ndarjes. Klasifikimi i "përqendrimit" si një koncept i pavarur i kimisë analitike justifikohet për shkak të rëndësisë praktike të këtij operacioni në analizën kimike dhe dallimeve në qëllimin e tij në krahasim me ndarjen. Falë përdorimit të ndarjes, është e mundur të thjeshtohet analiza dhe të eliminohet ndikimi i përbërësve ndërhyrës, ndërsa qëllimi kryesor i përqendrimit është rritja e ndjeshmërisë së përcaktimit.
(Pyetja 1). Të dallojë absolute Dhe i afërm përqendrimi. Në përqendrimi absolut mikrokomponentët transferohen nga një masë e madhe kampioni në një masë të vogël koncentrati; në të njëjtën kohë rritet përqendrimi i mikrokomponentëve. Një shembull i përqendrimit absolut është avullimi i një matrice në analizën e ujërave, tretësirave të acideve minerale dhe tretësve organikë. Le të themi, kur avullojmë 20 ml tretësirë plumbi në 1 ml, ne e rrisim raportin e masës së përbërësit që përcaktohet me masën totale të kampionit me 20 herë (me kusht që përbërësi që përcaktohet të mbetet plotësisht në tretësirë). Me fjalë të tjera, u përqendruam 20 herë.
Si rezultat i përqendrimi relativ matrica, e cila për një arsye ose një tjetër e ndërlikon analizën, zëvendësohet me një matricë tjetër organike ose inorganike dhe raporti midis mikro-komponentëve kryesorë dhe makrokomponentëve ndërhyrës rritet. Në këtë rast, raporti i mostrave fillestare dhe përfundimtare nuk ka shumë rëndësi. Kemi koncentruar plumbin, për shembull me nxjerrje, ndërsa sasia e zinkut është zvogëluar për 20 herë, tani është vetëm 5 herë më shumë se plumbi. Mund të marrim një koncentrat të të njëjtit vëllim prej 20 ml, ndërkohë që përqendrimi i plumbit nuk ka ndryshuar, por përqendrimi i zinkut ka ndryshuar dhe sasitë e zinkut që mbeten në tretësirë nuk do të ndërhyjnë më në përcaktimin e mëvonshëm të plumbit. . Në praktikë, përqendrimi absolut dhe relativ shpesh kombinohen; ata zëvendësojnë elementët e matricës me një matricë tjetër organike ose inorganike dhe "ngjesh" koncentratin e elementëve gjurmë në masën e kërkuar me veprim shtesë, për shembull, avullimi i thjeshtë.
Praktika e analizës kimike i kërkon të dyja individual, kështu që grup përqendrimi. Përqendrimi individualështë një operacion si rezultat i të cilit një mikrokomponent ose disa mikrokomponentë izolohen në mënyrë sekuenciale nga objekti i analizuar, ndërsa kur përqendrimi në grup disa mikrokomponentë janë të izoluar në të njëjtën kohë. Të dyja metodat përdoren në praktikë. Zgjedhja e metodës varet nga natyra e objektit të analizuar dhe nga metoda e përqendrimit të përdorur. Përqendrimi në grup zakonisht kombinohet me përcaktimin e mëvonshëm me anë të kromatografisë, kromatografisë së gazit-spektrometrisë së masës, voltammetrisë së zhveshjes dhe përqendrimit individual me metoda të analizës me një element të tillë si spektrofotometria, spektrometria e përthithjes atomike dhe fluorimetria.
Përqendrimi mund të bëhet në dy mënyra: heqja e matricës dhe izolimi i mikroelementeve. Zgjedhja e metodës varet nga natyra e objektit të analizuar. Nëse matrica është e thjeshtë (një ose dy elementë), është më e lehtë të fshihet matrica. Nëse baza është me shumë elementë (mineralet dhe lidhjet komplekse, dherat), elementët gjurmë do të çlirohen. Zgjedhja varet gjithashtu nga metoda e përqendrimit të përdorur. Për shembull, bashkë-precipitimi përdoret vetëm për të izoluar elementët gjurmë, dhe avullimi përdoret për të ndarë një matricë të objekteve relativisht të thjeshta: ujëra natyralë, acide dhe tretës organikë.
F KSMU 4/3-04/01IP nr. 6 UMS në KazSMA
datë 14 qershor 2007Universiteti Shtetëror i Mjekësisë Karaganda
Departamenti i Disiplinave Farmaceutike me kurs Kimi
Tema: Metodat e veçimit, ndarjes dhe koncentrimit të substancave në kiminë analitike.
Disiplina Kimi analitike
Specialiteti 051103 “Farmaci”
Koha (kohëzgjatja) 50 minuta
Karaganda 2011
Miratuar në një takim të kursit të kimisë
"29". 08.2011 Protokolli nr. 1
Përgjegjës për kursin ______________L.M. Vlasova
Tema: Metodat e izolimit, ndarjes dhe koncentrimit të substancave në kiminë analitike.
Synimi: Për të formuar ide rreth përdorimit të metodave për izolimin, ndarjen dhe përqendrimin e substancave në kiminë analitike për të siguruar rezultate të besueshme analitike, për të studiuar metodat e maskimit të përdorura për eliminimin e përbërësve ndërhyrës.
Plani:
Maskimi.
Ndarja dhe përqendrimi.
Karakteristikat sasiore të ndarjes dhe përqendrimit.
Reshjet dhe bashkëprecipitimet.
Adsorbimi, okluzioni, polimorfizmi.
Materiali ilustrues: prezantimi.
Metodat e maskimit, ndarjes dhe përqendrimit.
Shpesh në praktikën e analizave kimike, metoda e përdorur për zbulimin ose përcaktimin e përbërësve të kërkuar nuk jep rezultate të besueshme pa eliminuar më parë ndikimin e përbërësve ndërhyrës (përfshirë ata kryesorët që përbëjnë "matricën" e kampionit të analizuar). Ka dy mënyra për të eliminuar komponentët ndërhyrës. Një prej tyre është maskimi - transferimi i komponentëve ndërhyrës në një formë që nuk ka më një efekt ndërhyrës. Ky operacion mund të kryhet drejtpërdrejt në sistemin që analizohet, me përbërësit ndërhyrës që mbeten në të njëjtin sistem, për shembull në të njëjtën zgjidhje.
Maskimi nuk është gjithmonë i mundur, veçanërisht kur analizohen përzierjet me shumë përbërës. Në këtë rast, përdoret një metodë tjetër - ndarja e substancave (ose përqendrimi).
Maskimi
Maskimi- është frenimi ose shtypja e plotë e një reaksioni kimik në prani të substancave që mund të ndryshojnë drejtimin ose shpejtësinë e tij. Në këtë rast, nuk formohet asnjë fazë e re, e cila është përparësia kryesore e maskimit ndaj ndarjes, pasi eliminohen operacionet që lidhen me fazat e ndarjes nga njëra-tjetra. Ekzistojnë dy lloje të maskimit: termodinamik (ekuilibër) dhe kinetik (jo ekuilibër). Me maskimin termodinamik krijohen kushte në të cilat konstanta e reaksionit të kushtëzuar zvogëlohet në atë masë sa që reaksioni të vazhdojë në mënyrë të parëndësishme. Përqendrimi i komponentit të maskuar bëhet i pamjaftueshëm për të zbuluar në mënyrë të besueshme sinjalin analitik. Maskimi kinetik bazohet në rritjen e diferencës midis shkallës së reagimit të substancave të maskuara dhe të analitës me të njëjtin reagent. Për shembull, reaksioni i induktuar i MnO - 4 me CI - në prani të Fe (II) ngadalësohet në prani të joneve fosfat.
Mund të dallohen disa grupe të substancave maskuese.
Substancat që formojnë komponime më të qëndrueshme me substancat ndërhyrëse sesa me ato që përcaktohen. Për shembull, formimi i një kompleksi të Fe (II) me jonin tiocianat të kuq mund të parandalohet duke futur fluorid natriumi në tretësirë. Jonet e fluorit lidhin hekurin (III) në një kompleks pa ngjyrë FeF 3-6, më i qëndrueshëm se Fe (SCN) n (n -3), i cili eliminon ndikimin ndërhyrës të Fe (III) kur zbulon Co (II) në formën e një kompleks blu Co (SCN) n (n -2). Trietanolamina është e dobishme për maskimin e Mn(II), Fe(III) dhe AI(III) në solucione alkaline në titrime kompleksometrike të kalciumit, magnezit, nikelit dhe zinkut.
Substancat që parandalojnë reaksionet acid-bazë me formimin e hidroksideve të dobëta të tretshme. Për shembull, në prani të acidit tartarik, hidrat oksid Fe(III) nuk precipitohet nga amoniaku deri në pH 9-10.
Substancat që ndryshojnë gjendjen e oksidimit të një joni ndërhyrës. Për shembull, për të eliminuar ndikimin ndërhyrës të Cr (III) gjatë titrimit kompleksometrik të aluminit dhe hekurit, rekomandohet oksidimi i tij në Cr (VI).
Substancat që precipitojnë jonet ndërhyrëse, por precipitati nuk ka nevojë të ndahet. Për shembull, gjatë titrimit kompleksometrik të kalciumit në prani të magnezit, i cili precipitohet si hidroksid, por nuk ndahet.
Substancat me efekte specifike. Për shembull, valët polarografike shtypen në prani të surfaktantëve të caktuar.
Për të vlerësuar efektivitetin e maskimit, përdorni indeksi i maskimit. Ky është logaritmi i raportit të përqendrimit total të substancës ndërhyrëse përqendrimi i tij mbetet i palidhur. Indeksi i maskimit mund të llogaritet duke ditur konstantet e ekuilibrit të kushtëzuar të reaksioneve përkatëse maskuese.
Në analizat kimike përdoren shpesh substancat e mëposhtme maskuese: komplekse; acide hidroksi (tartarik, citrik, malonik, salicilik); polifosfate të afta për të formuar komplekse me një strukturë kelate me gjashtë anëtarë (piro- dhe tripolifosfate natriumi); piliaminat; glicerinë; tiourea; halid, cianid, tiosulfat – jon; amoniaku, si dhe një përzierje substancash [për shembull, KI në një përzierje me NH 3 gjatë titrimit kompleksometrik të Cu (II) në prani të Hg (II)].
Së bashku me maskimin, analiza kimike ndonjëherë i drejtohet demaskimit - shndërrimi i një substance të maskuar në një formë të aftë për të hyrë në reaksione zakonisht karakteristike për të. Kjo arrihet duke protonizuar përbërjen maskuese (nëse është një bazë e dobët), duke e shkatërruar ose hequr në mënyrë të pakthyeshme (për shembull, me ngrohje), duke ndryshuar gjendjen e oksidimit ose duke u lidhur në një përbërje më të fortë. Për shembull, demaskimi i joneve metalike nga komplekset me NH 3, OH -, CN -, F - mund të realizohet duke ulur pH. Komplekset e kadmiumit dhe zinkut me jonin cianid shkatërrohen nga veprimi i formaldehidit, i cili reagon me jonin e cianidit për të formuar nitrilin e acidit glikolik. Komplekset e peroksidit, për shembull titani (IV), dekompozohen duke u zier në solucione acide. Demaskimi mund të arrihet gjithashtu me oksidimin e përbërjes maskuese (për shembull, oksidimi EDTA) ose duke ndryshuar gjendjen e oksidimit të substancës së maskuar (Fe 3- ↔ Fe 2-).
2. Ndarja dhe përqendrimi.
Nevoja për ndarje dhe përqendrim mund të jetë për shkak të faktorëve të mëposhtëm: 1) kampioni përmban përbërës që ndërhyjnë në përcaktimin; 2) përqendrimi i komponentit që përcaktohet është nën kufirin e zbulimit të metodës; 3) komponentët që përcaktohen janë të shpërndara në mënyrë të pabarabartë në mostër; 4) nuk ka mostra standarde për instrumentet kalibruese; 5) mostra është shumë toksike, radioaktive ose e shtrenjtë.
Ndarjaështë një operacion (proces) si rezultat i të cilit përbërësit që përbëjnë përzierjen fillestare përcaktohen nga njëri-tjetri.
Përqendrimi– një operacion (proces) që rezulton në një rritje të raportit të përqendrimit ose sasisë së mikrokomponentëve me përqendrimin ose sasinë e makrokomponentëve.
Kur ndahen, përqendrimet e përbërësve mund të jenë afër njëri-tjetrit, por ato gjithashtu mund të ndryshojnë. Përqendrimi kryhet në kushte kur përqendrimet e përbërësve ndryshojnë ndjeshëm.
Kur përqendrohen, substancat e pranishme në sasi të vogla ose mblidhen në një vëllim ose masë më të vogël ( përqendrimi absolut), ose janë të ndara nga makrokomponenti në atë mënyrë që raporti i përqendrimit të mikrokomponentit me përqendrimin e makrokomponentit të rritet ( përqendrimi relativ). Përqendrimi relativ mund të konsiderohet si ndarje me ndryshimin se përqendrimet fillestare të përbërësve janë dukshëm të ndryshëm. Një shembull i përqendrimit absolut është avullimi i një matrice në analizën e ujërave, tretësirave të acideve minerale dhe tretësve organikë. Qëllimi kryesor i përqendrimit relativ është zëvendësimi i matricës, e cila për një arsye ose një tjetër e vështirëson analizën, me një tjetër organike ose inorganike. Për shembull, gjatë përcaktimit të mikropapastërtive në argjendin me pastërti të lartë, elementi i matricës nxirret me O-izopropil-N-tiokarbinat etil në kloroform dhe më pas, pas avullimit të fazës ujore në një vëllim të vogël, mikrokomponentët përcaktohen me çdo metodë.
Të dallojë grupore dhe individuale izolimi dhe përqendrimi: me metodën grupore, disa komponentë ndahen në një hap me një metodë individuale, një komponent ose disa komponentë izolohen në mënyrë sekuenciale nga një kampion. Kur përdoren metoda të përcaktimit me shumë elementë (emetimi atomik, fluoreshenca me rreze X, spektrometria e masës së shkëndijës, aktivizimi i neutronit), preferohet ndarja dhe përqendrimi i grupeve. Kur përcaktohet me fotometri, fluorimetri dhe metoda të thithjes atomike, përkundrazi, është më e përshtatshme që përbërësi të izolohet individualisht.
Ndarja dhe përqendrimi kanë shumë të përbashkëta si në aspektin teorik ashtu edhe në ekzekutimin teknik. Metodat për zgjidhjen e problemeve janë të njëjta, por në çdo rast të veçantë janë të mundshme modifikime në lidhje me sasitë relative të substancave, mënyrën e marrjes dhe matjes së sinjalit analitik. Për shembull, metodat e ekstraktimit, koprecipitimi, kromatografia, etj., përdoren për ndarje dhe përqendrim. Ju mund të konsideroni klasifikimin e metodave bazuar në numrin e fazave, gjendjen e tyre të grumbullimit dhe transferimin e materies nga një fazë në tjetrën. Metodat e preferuara bazohen në shpërndarjen e një lënde ndërmjet dy fazave të tilla si lëng-lëng, lëng-ngurtë, lëng-gaz dhe gaz i ngurtë. Në këtë rast, një sistem homogjen mund të shndërrohet në një sistem dyfazor me çdo veprim ndihmës (reshje dhe bashkëprecipitim, kristalizimi, distilimi, avullimi, etj.), ose duke futur një fazë ndihmëse - të lëngshme, të ngurtë, të gaztë ( këto janë metoda të kromatografisë, ekstraktimit, sorbimit).
Ekzistojnë metoda të bazuara në ndarjen e komponentëve në një fazë, për shembull, elektrodializë, elektroforezë, metoda difuzioni dhe difuzioni termik. Sidoqoftë, edhe këtu mund të flasim me kusht për shpërndarjen e komponentëve midis dy "fazave", pasi përbërësit, nën ndikimin e energjisë së aplikuar nga jashtë, ndahen në dy pjesë, të cilat mund të izolohen nga njëra-tjetra, për shembull, nga një membranë gjysmë e përshkueshme.
Çdo fushë aplikimi e analizës kimike ka zgjedhjen e vet të metodave të ndarjes dhe përqendrimit. Në industrinë petrokimike - kryesisht metodat kromatografike, në kiminë toksikologjike - ekstraktimi dhe kromatografia, në industrinë elektronike - distilimi dhe nxjerrja.
Arsenali i metodave të ndarjes dhe përqendrimit është i madh dhe po zgjerohet vazhdimisht. Për të zgjidhur problemet, përdoren pothuajse të gjitha vetitë kimike dhe fizike të substancave dhe proceset që ndodhin me to.
3. Karakteristikat sasiore të ndarjes dhe përqendrimit.
Shumica e metodave të ndarjes bazohen në shpërndarjen e substancës ndërmjet dy fazave (I dhe II). Për shembull, për substancën A ekuilibri është
A I ↔ A II (1.1)
Raporti i përqendrimeve totale të substancës A në të dyja fazat quhet koeficienti i shpërndarjes D:
D= C II / C I (1.2)
Nxjerrja absolutisht e plotë, dhe për këtë arsye ndarja, është teorikisht e pamundur. Mund të shprehet efikasiteti i nxjerrjes së substancës A nga një fazë në tjetrën shkalla e rikuperimit R:
R = Q II / Q II + Q I , (1.3)
ku Q është sasia e substancës; R zakonisht shprehet si përqindje.
Natyrisht, për rikuperimin e plotë të një komponenti, vlera R duhet të jetë sa më afër 100% të jetë e mundur.
Në praktikë, rikuperimi konsiderohet sasior nëse R A ≥ 99.9%. Kjo do të thotë se 99.9% e substancës A duhet të kalojë në fazën II. Për komponentin interferues B, kushti 1/R B ≥ 99.9 duhet të plotësohet, d.m.th. Jo më shumë se 0.1% e substancës B duhet të kalojë në fazën II.
Një karakteristikë sasiore e ndarjes së substancave A dhe B, për të cilat vendosen ekuilibra midis fazave I dhe II, është faktori i ndarjesά A/B:
ά A/B = D A / D B (1.4)
Për ndarjen është e nevojshme që vlera e ά A/B të jetë e lartë dhe prodhimi D A D B të jetë afër një. Le të jetë ά A/B = 10 4. Në këtë rast, kombinimet e mëposhtme të vlerave D A dhe D B janë të mundshme:
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
Siç shihet, ndarja mund të arrihet me D A D B =1.
Për të vlerësuar efikasitetin e përqendrimit, përdorni faktori i përqendrimit S tek:
S k = q/Q / q mostër / Q mostër, (1.5)
ku mostra q, q - sasia e mikrokomponentit në koncentrat dhe kampion; Mostra Q, Q - sasia e makrokomponentit në koncentrat dhe kampion.
Koeficienti i përqendrimit tregon se sa herë ndryshon raporti i sasive absolute të mikro- dhe makrokomponentëve në koncentrat në krahasim me të njëjtin raport në kampionin origjinal.
4.Reshjet dhe bashkëprecipitimet
Metodat e ndarjes dhe përqendrimit përfshijnë precipitimin me formimin e precipitateve kristalore dhe amorfe.
Kushtet për formimin e depozitave kristalore.
E nevojshme:
Kryeni precipitimin nga solucionet e holluara me një tretësirë të holluar të precipitantit;
Shtoni precipitantin ngadalë, pikë pas pike;
Përziejini vazhdimisht me një shufër qelqi;
Precipitimi nga një tretësirë e nxehtë (nganjëherë tretësira precipitante nxehet gjithashtu);
Filtroni precipitatin vetëm pasi tretësira të jetë ftohur;
Gjatë precipitimit, shtoni substanca që rrisin tretshmërinë e precipitatit.
Kushtet për formimin e sedimenteve amorfe.
Sedimentet amorfe lindin si rezultat i koagulimit, d.m.th., ngjitjes së grimcave dhe grumbullimit të tyre. Procesi i koagulimit mund të shkaktohet nga shtimi i një elektroliti. Ju duhet të rrethoni:
Nga solucionet e nxehta;
Në prani të një elektroliti (kripë amoniumi, acid);
Për të marrë një sediment të dendur që lahet lehtësisht dhe vendoset shpejt, precipitimi kryhet nga tretësira të përqendruara me tretësirë të koncentruar të precipitantit.
Kontaminimi i një sedimenti me substanca që duhet të kishin mbetur në tretësirë quhet bashkëprecipitimi .
Për shembull, nëse një tretësirë që përmban një përzierje të BaCL 2 me FeCL 3 ekspozohet ndaj H 2 SO 4, atëherë mund të pritet që vetëm BaSO 4 të precipitojë, sepse Kripa Fe 2 (SO4) 3 është e tretshme në ujë. Në realitet, kjo kripë gjithashtu precipiton pjesërisht. Kjo mund të verifikohet nëse precipitati filtrohet, lahet dhe kalcinohet. Precipitati BaSO 4 rezulton të jetë jo i bardhë i pastër, por kafe për shkak të Fe 2 O 3 të formuar si rezultat i kalcinimit të Fe 2 (SO 4) 3
Fe 2 (SO 4) 3 → Fe 2 O 3 + 3SO 3
Ndotja e sedimenteve nga koprecipitimi me komponime të tretshme ndodh për shkak të precipitimit kimik dhe dallohet reshjet e mëvonshme, në të cilat ndodh ndotja e sedimenteve me substanca të tretshme dobët. Ky fenomen ndodh sepse pranë sipërfaqes së sedimentit, për shkak të forcave të adsorbimit, rritet përqendrimi i joneve precipitant dhe tejkalohet PR. Për shembull, kur jonet e Ca 2+ precipitohen nga oksalati i amonit në prani të Mg 2+, lirohet një precipitat i CaC 2 O 4, oksalati i magnezit mbetet në tretësirë. Por kur precipitati CaC 2 O 4 mbahet nën tretësirën mëmë, pas njëfarë kohe ai kontaminohet me MgC 2 O 4 pak të tretshëm, i cili dalëngadalë lirohet nga tretësira.
Koprecipitimi ka një rëndësi të madhe në kiminë analitike. Ky është një nga burimet e gabimeve në përcaktimin gravimetrik. Por bashkëprecipitimi gjithashtu mund të luajë një rol pozitiv. Për shembull, kur përqendrimi i përbërësit të analitit është aq i ulët sa që precipitimi është praktikisht i pamundur, atëherë bashkëprecipitimi i mikrokomponentit të analizës kryhet me ndonjë kolektor (bartës) të përshtatshëm. Teknika e bashkëprecipitimit të mikrokomponentëve me kolektor përdoret shumë shpesh në metodën e përqendrimit. Rëndësia e tij është veçanërisht e madhe në kiminë e elementëve gjurmë dhe të rrallë.
Ekzistojnë disa lloje të bashkëprecipitimit, duke përfshirë adsorbimin, mbylljen dhe izomorfizmin.
Thithja e një lënde nga një tjetër, që ndodh në ndërfaqen, quhet adsorbimi
. Ndotës - adsorboj
, i përthithur nga një sipërfaqe e fortë - adsorbent
.
Adsorbimi kryhet sipas rregullave të mëposhtme:
Avantazhi precipitati (për shembull, BaSO 4) së pari thith jonet e veta, d.m.th. Ba 2+ dhe SO 4 2-, në varësi të asaj se cili prej tyre është i pranishëm me tepricë në tretësirë;
Përkundrazi, jonet me ngarkesë të lartë që janë në një tretësirë me të njëjtin përqendrim do të adsorbohen në mënyrë preferenciale;
Nga jonet me të njëjtën ngarkesë, jonet, përqendrimi i të cilëve në tretësirë është më i lartë, adsorbohen preferencialisht;
Nga jonet që janë të ngarkuar në mënyrë të barabartë dhe kanë të njëjtin përqendrim, jonet që tërhiqen më fort nga jonet e rrjetës kristalore (rregulli Paneto-Faience) adsorbohen më së miri.
Ekuilibri i adsorbimit varet nga faktorët e mëposhtëm:
1. Efekti i sipërfaqes së adsorbentit
Meqenëse substancat ose jonet absorbohen në sipërfaqen e një adsorbuesi, sasia e një substance të përthithur nga një adsorbent i caktuar është drejtpërdrejt proporcionale me madhësinë e sipërfaqes së tij totale. Dukuria e adsorbimit gjatë analizës duhet të merret parasysh më së shumti kur kemi të bëjmë me sedimentet amorfe, sepse grimcat e tyre formohen si rezultat i ngjitjes së një numri të madh grimcash të vogla primare me njëra-tjetrën dhe për këtë arsye kanë një sipërfaqe totale të madhe.
Për sedimentet kristalore, adsorbimi luan një rol më të vogël.
2. Efekti i përqendrimit.
Nga izotermia e adsorbimit është e mundur të përcaktohet
shkalla e adsorbimit zvogëlohet me rritjen e përqendrimit të substancës në tretësirë
me rritjen e përqendrimit të një substance në tretësirë, rritet sasia absolute e substancës së përthithur
me rritjen e përqendrimit të një lënde në tretësirë, sasia e substancës së përthithur tenton në një vlerë përfundimtare të caktuar
substancave në
përqendrimi i një lënde në tretësirë
3. Efekti i temperaturës
Adsorbimi është një proces ekzotermik, dhe rrjedha e tij lehtësohet nga një ulje e temperaturës. Rritja e temperaturës nxit desorbimin.
Ndikimi i natyrës së joneve të përthithur.
jonet me ngarkesë të madhe absorbohen
Nga jonet me të njëjtën ngarkesë thithen ato jone përqendrimi i të cilëve në tretësirë është më i lartë
nga jonet që janë të ngarkuar në mënyrë të barabartë dhe kanë të njëjtin përqendrim, preferohen jonet që tërhiqen më fort nga jonet e rrjetës kristalore (rregulli Panet-Faience.)
Mbyllja. Në mbyllje, ndotësit përmbahen brenda grimcave të sedimentit. Mbyllja ndryshon nga adsorbimi në atë që papastërtitë e bashkëprecipituara nuk gjenden në sipërfaqe, por brenda grimcave të sedimentit.
Shkaqet e okluzionit.
Kapja mekanike e papastërtive të huaja. Ky proces shkon më shpejt aq më shpejt ndodh kristalizimi.
1) nuk ka kristale "ideale" ato kanë çarje dhe zbrazëtira të vogla që janë të mbushura me pije alkoolike. Kristalët më të vegjël mund të ngjiten së bashku, duke bllokuar pijen e nënës.
2) Adsorbimi gjatë formimit të kristalizimit të sedimentit.
Gjatë procesit të rritjes së kristalit, papastërtitë e ndryshme nga tretësira thithen vazhdimisht nga kristalet më të vogla të farës në sipërfaqen e re, ndërkohë që respektohen të gjitha rregullat e përthithjes.
3) Formimi i përbërjeve kimike midis sedimentit dhe papastërtisë së bashkëprecipituar.
Radha në të cilën kullohen tretësirat është shumë e rëndësishme gjatë okluzionit. Kur tretësira gjatë precipitimit përmban një tepricë të anioneve që janë pjesë e sedimentit, atëherë ndodh mbyllja e kationeve të jashtme dhe anasjelltas, nëse tretësira përmban tepricë të kationeve me të njëjtin emër, atëherë ndodh mbyllja e anioneve të jashtme.
Për shembull, kur formohet BaSO 4 (BaCL 2 + NaSO 4), jonet Na + mbyllen në tepricë SO 4 2-, dhe me tepricë Ba 2 + - CL -
Për të dobësuar okluzionet e kationeve të jashtme, duhet të kryhet reshje në mënyrë që kristalet e sedimentit të rriten në një mjedis që përmban një tepricë të kationeve të vetë sedimentit. Përkundrazi, nëse doni të merrni një precipitat pa anione të huaja të mbyllura, duhet të bëni precipitim në një mjedis që përmban një tepricë të anioneve të vetë përbërjes së precipituar.
Sasia e okluzionit ndikohet nga shpejtësia e infuzionit të precipitantit. Kur precipitanti shtohet ngadalë, zakonisht përftohen sedimente më të pastra. Reshjet e përbashkëta ndodhin vetëm gjatë formimit të sedimentit.
Izomorfizmiështë formimi i kristaleve të përziera.
Substancat izomorfe janë ato substanca që janë të afta të kristalizohen për të formuar një rrjetë kristalore të përbashkët dhe fitohen të ashtuquajturat kristale të përziera.
Një shembull tipik janë alumet e ndryshme. Nëse kristalet e pangjyrë të aluminit - kalium alum KAl (SO 4) 2 12H 2 O me krom - kalium intensivisht vjollcë...KSr (SO 4) 2 12H 2 O, atëherë si rezultat i kristalizimit formohen kristale të përziera. Ngjyra e këtyre kristaleve është më intensive, aq më i lartë është përqendrimi i KCr(SO 4) 2.
Komponimet izomorfe zakonisht formojnë kristale të së njëjtës formë.
Thelbi i izomorfizmit është se jonet me rreze të ngjashme mund të zëvendësojnë njëri-tjetrin në rrjetën kristalore. Për shembull, jonet Ra dhe Ba kanë rreze të afërta, prandaj, kur depozitohet BaSO 4, kristalet izomorfike do të precipitojnë nga një tretësirë që përmban sasi të vogla të Ra 2+. Në ndryshim nga jonet KCr(SO 4) 2, të cilët kanë një rreze atomike më të vogël.
3. Reshjet e përbashkëta janë burimi kryesor i gabimeve në analizën gravimetrike.
Reshjet e përbashkëta mund të reduktohen duke zgjedhur kursin e duhur të analizës dhe duke zgjedhur në mënyrë racionale një precipitues. Kur precipitohet me precipitues organikë, vërehet shumë më pak koprecipitim i substancave të huaja sesa kur përdoren precipitues inorganik. Reshjet duhet të kryhen në kushtet në të cilat formohet një precipitat i trashë kristalor. Mbajeni sedimentin nën tretësirën e nënës për një kohë të gjatë.
Për të pastruar sedimentin nga papastërtitë e absorbuara, ai duhet të lahet mirë. Për të hequr papastërtitë që vijnë nga mbyllja dhe izomorfizmi, sedimenti i nënshtrohet riprecipitimit.
Për shembull, gjatë përcaktimit të Ca 2+, ato precipitohen në formën e CaC 2 O 4 nëse Mg 2 + është i pranishëm në tretësirë, atëherë sedimenti është shumë i ndotur me papastërtitë MgC 2 O 4; Për të hequr qafe papastërtitë, precipitati shpërndahet në HCL. Kjo prodhon një tretësirë në të cilën përqendrimi i Mg 2+ është më i ulët se tretësira origjinale. Zgjidhja që rezulton neutralizohet dhe precipitimi përsëritet përsëri. Sedimenti rezulton të jetë praktikisht i lirë nga Mg 2+.
4. Precipitatet amorfe formohen nga tretësirat koloidale me koagulim, d.m.th. Kombinimet e grimcave në agregate më të mëdha, të cilat, nën ndikimin e gravitetit, do të vendosen në fund të enës.
Tretësirat koloidale janë të qëndrueshme për shkak të pranisë së të njëjtës ngarkesë, solvat ose guaskë hidratimi = Që të fillojë reshjet, është e nevojshme të neutralizohet ngarkesa duke shtuar pak elektrolit. Duke neutralizuar ngarkesën, elektroliti lejon që grimcat të ngjiten me njëra-tjetrën.
Për të hequr guaskat e tretësirës, përdoret një teknikë e tillë si kriposja, d.m.th., shtimi i një përqendrimi të lartë të elektrolitit, jonet e të cilit në tretësirë zgjedhin molekulat e tretësit nga grimcat koloidale dhe solvatohen vetë.
Koagulimi nxitet nga rritja e temperaturës. Gjithashtu, precipitimi i sedimenteve amorfe duhet të kryhet nga solucione të koncentruara, atëherë sedimentet janë më të dendura, vendosen më shpejt dhe lahen më lehtë papastërtitë.
Precipitatet amorfe pas precipitimit nuk mbahen nën lëngun amë, por filtrohen dhe lahen shpejt, pasi në të kundërt precipitati rezulton të jetë xhelatinoz.
E kundërta e procesit të koagulimit është procesi i peptizimit. Kur sedimentet amorfe lahen me ujë, ato përsëri mund të kthehen në një gjendje koloidale, kjo zgjidhje kalon përmes filtrit dhe kështu kalon një pjesë e sedimentit. humbet. Kjo shpjegohet me faktin se elektrolitet janë larë nga sedimenti, kështu që grimcat e koaguluara përsëri marrin një ngarkesë dhe fillojnë të zmbrapsin njëra-tjetrën. Si rezultat, agregatet e mëdha shpërbëhen në grimca të vogla koloidale, të cilat kalojnë lirshëm nëpër filtër.
Për të parandaluar peptizimin, sedimenti lahet jo me ujë të pastër, por me një zgjidhje të holluar të disa elektroliteve.
Elektroliti duhet të jetë një substancë e paqëndrueshme dhe të hiqet plotësisht pas ndezjes. Kripërat e amonit ose acidet e avullueshme përdoren si elektrolite të tilla.
Literatura:
1. Kharitonov Yu.A. Kimi analitike.libri 1,2. M.; VS, 2003
2. Tsitovich I.K. Kursi i kimisë analitike. M., 2004.
3. Vasiliev V.P. Kimi analitike. libër 1.2. M., Bustard, 2003.
4. Kellner R., Merme J.M., Otto M., Widmer G.M. Kimi analitike. vëll. 1, 2. Përkthim nga anglishtja. gjuhe M., Mir, 2004.
5. Otto M. Metodat moderne të kimisë analitike vëll.1,2. M., Tekhnosferë, 2003.
6. Ponomarev V.D. Kimi analitike, pjesa 1, 2. M., VSh, 1982.
7. Zolotov Yu.A. Bazat e kimisë analitike, vëll. 1, 2, VSh, 2000.
Pyetje sigurie (reagime)
Listoni faktorët nga të cilët varet koeficienti i shpërndarjes.
Jepni një shembull të substancave maskuese të përdorura në analizat kimike.
Cilat mund të klasifikohen si metoda të ndarjes dhe përqendrimit.
Cilët faktorë përcaktojnë shkallën e nxjerrjes së një substance?
Shpjegoni përparësitë e një sedimenti amorf ndaj atij kristalor në depozitimin e mikrokomponentëve.
Çfarë lloj ndërveprimesh ekzistojnë midis substancës dhe sorbentit?
Ka shumë klasifikime të metodave të ndarjes dhe përqendrimit bazuar në karakteristika të ndryshme. Le të shohim më të rëndësishmet prej tyre.
1. Klasifikimi sipas natyrës së procesit është dhënë në Fig.
Oriz. 1
Metodat kimike të ndarjes dhe përqendrimit bazohen në shfaqjen e një reaksioni kimik, i cili shoqërohet me precipitimin e produktit dhe lëshimin e gazit. Për shembull, në analizën organike, metoda kryesore e përqendrimit është distilimi: gjatë dekompozimit termik, matrica distilohet në formën e CO2, H2O, N2, dhe metalet mund të përcaktohen në hirin e mbetur.
Metodat fiziko-kimike të ndarjes dhe përqendrimit më së shpeshti bazohen në shpërndarjen selektive të një substance midis dy fazave. Për shembull, në industrinë petrokimike, kromatografia ka rëndësinë më të madhe.
Metodat fizike të ndarjes dhe përqendrimit më së shpeshti bazohen në ndryshimin e gjendjes së grumbullimit të një substance.
2. Klasifikimi sipas natyrës fizike të dy fazave. Shpërndarja e një lënde mund të kryhet ndërmjet fazave që janë në gjendje të njëjta ose të ndryshme grumbullimi: të gaztë (G), të lëngët (L), të ngurtë (S). Në përputhje me këtë, dallohen metodat e mëposhtme (Fig.).
Oriz. 2
Në kiminë analitike rëndësinë më të madhe e kanë gjetur metodat e ndarjes dhe të përqendrimit, të cilat bazohen në shpërndarjen e një lënde ndërmjet fazës së lëngshme dhe të ngurtë.
- 3. Klasifikimi sipas numrit të akteve (fazave) elementare.
- § Metoda me një fazë - bazuar në një shpërndarje të vetme të një substance midis dy fazave. Ndarja bëhet në kushte statike.
- § Metodat shumëfazore - bazuar në shpërndarjen e shumëfishtë të një substance ndërmjet dy fazave. Ekzistojnë dy grupe metodash me shumë faza:
- – përsëritja e procesit të shpërndarjes së vetme (për shembull, nxjerrja e përsëritur). Ndarja bëhet në kushte statike;
- - metoda të bazuara në lëvizjen e një faze në lidhje me një tjetër (për shembull, kromatografia). Ndarja bëhet në kushte dinamike
- 3. Klasifikimi sipas llojit të ekuilibrit (Fig.).
Oriz. 3
Metodat e ndarjes termodinamike bazohen në ndryshimet në sjelljen e substancave në një gjendje ekuilibri. Ato kanë rëndësi më të madhe në kiminë analitike.
Metodat e ndarjes kinetike bazohen në ndryshimet në sjelljen e substancave gjatë procesit që çon në një gjendje ekuilibri. Për shembull, në kërkimin biokimik, elektroforeza ka rëndësinë më të madhe. Metoda të tjera kinetike përdoren për të ndarë grimcat e tretësirave koloidale dhe tretësirat e përbërjeve me peshë të lartë molekulare. Në kiminë analitike, këto metoda përdoren më rrallë.
Metodat kromatografike bazohen si në ekuilibrin termodinamik ashtu edhe në atë kinetik. Ato kanë një rëndësi të madhe në kiminë analitike, pasi lejojnë ndarjen dhe analizën e njëkohshme cilësore dhe sasiore të përzierjeve shumëkomponente.
Ndarja është një operacion që lejon që komponentët e një kampioni të ndahen nga njëri-tjetri. Përdoret nëse disa përbërës të kampionit ndërhyjnë në përcaktimin ose zbulimin e të tjerëve, domethënë kur metoda analitike nuk është mjaft selektive dhe duhet të shmanget mbivendosja e sinjaleve analitike. Në këtë rast, përqendrimet e substancave të ndara zakonisht janë afër.
Përqendrimi është një operacion që ju lejon të rritni përqendrimin e një mikrokomponenti në lidhje me përbërësit kryesorë të mostrës (matricës). Përdoret nëse përqendrimi i një mikrokomponenti është më i vogël se kufiri i zbulimit Cmin, pra kur metoda e analizës nuk është mjaft e ndjeshme. Megjithatë, përqendrimet e përbërësve ndryshojnë shumë. Përqendrimi shpesh kombinohet me ndarje.
Ndarja dhe përqendrimi kanë shumë të përbashkëta të njëjtat metoda që përdoren për këto qëllime. Ato janë shumë të ndryshme.
Ka shumë klasifikime të metodave të ndarjes dhe përqendrimit bazuar në karakteristika të ndryshme.
a) klasifikimi sipas natyrës së procesit
Metodat kimike të ndarjes dhe përqendrimit bazohen në shfaqjen e një reaksioni kimik, i cili shoqërohet me precipitimin e produktit dhe lëshimin e gazit.
Metodat fiziko-kimike të ndarjes dhe përqendrimit më së shpeshti bazohen në shpërndarjen selektive të një substance midis dy fazave.
Metodat fizike të ndarjes dhe përqendrimit më së shpeshti bazohen në ndryshimin e gjendjes së grumbullimit të një substance.
b) klasifikimin sipas natyrës fizike të dy fazave
Shpërndarja e një lënde mund të kryhet ndërmjet fazave që janë në gjendje të njëjta ose të ndryshme grumbullimi: të gaztë (G), të lëngët (L), të ngurtë (S).
c) klasifikimi sipas numrit të akteve (fazave) elementare
Metodat me një fazë bazohen në një shpërndarje të vetme të një substance midis dy fazave. Ndarja bëhet në kushte statike.
Metodat shumëfazore bazohen në shpërndarjen e shumëfishtë të një substance midis dy fazave. Ekzistojnë dy grupe metodash me shumë faza: me përsëritjen e procesit të shpërndarjes së vetme, metoda të bazuara në lëvizjen e një faze në raport me një tjetër.
d) klasifikimin sipas llojit të ekuilibrit
Metodat e ndarjes termodinamike bazohen në ndryshimet në sjelljen e substancave në një gjendje ekuilibri. Ato kanë rëndësi më të madhe në kiminë analitike.
Metodat e ndarjes kinetike bazohen në ndryshimet në sjelljen e substancave gjatë procesit që çon në një gjendje ekuilibri. Për shembull, në kërkimin biokimik, elektroforeza ka rëndësinë më të madhe. Metoda të tjera kinetike përdoren për të ndarë grimcat e tretësirave koloidale dhe tretësirat e përbërjeve me peshë të lartë molekulare. Në kiminë analitike, këto metoda përdoren më rrallë.
Metodat kromatografike bazohen si në ekuilibrin termodinamik ashtu edhe në atë kinetik. Ato kanë një rëndësi të madhe në kiminë analitike, pasi lejojnë ndarjen dhe analizën e njëkohshme cilësore dhe sasiore të përzierjeve shumëkomponente.
Shkëmbimi i joneve
Shkëmbimi i joneve është një proces stoikiometrik i kthyeshëm që ndodh në ndërfaqen midis jonitit dhe tretësirës së elektrolitit.
Shkëmbyesit e joneve janë polielektrolite me molekulare të lartë të strukturave dhe përbërjeve të ndryshme. Vetia kryesore e shkëmbyesve të joneve është se ata thithin katione ose anione nga një tretësirë, duke lëshuar në tretësirë një numër ekuivalent jonesh me të njëjtën shenjë ngarkese.
Metodat kromatografike të analizës
Kromatografia është një metodë dinamike për ndarjen dhe përcaktimin e substancave, e bazuar në shpërndarjen e shumëfishtë të komponentëve ndërmjet dy fazave - të lëvizshme dhe të palëvizshme. Substanca hyn në shtresën sorbente së bashku me rrjedhën e fazës së lëvizshme. Në këtë rast, substanca thithet dhe më pas, pas kontaktit me pjesë të freskëta të fazës së lëvizshme, desorbohet. Lëvizja e fazës së lëvizshme ndodh vazhdimisht, kështu që thithja dhe desorbimi i substancës ndodh vazhdimisht. Në këtë rast, një pjesë e substancës është në fazën stacionare në gjendje të sorbuar, dhe një pjesë është në fazën e lëvizshme dhe lëviz me të. Si rezultat, shpejtësia e lëvizjes së substancës është më e vogël se shpejtësia e lëvizjes së fazës së lëvizshme. Sa më shumë të thithet një substancë, aq më ngadalë lëviz. Nëse një përzierje substancash kromatografohet, atëherë shpejtësia e lëvizjes së secilës prej tyre është e ndryshme për shkak të afiniteteve të ndryshme për sorbentin, si rezultat i të cilave substancat ndahen: disa përbërës vonohen në fillim të udhëtimit, të tjerët lëvizin. me tutje.
Në varësi të gjendjes së grumbullimit të fazave, bëhet dallimi ndërmjet kromatografisë gazore (fazë e lëvizshme - gaz ose avull) dhe kromatografisë së lëngët (fazë lëvizëse - lëng).
Sipas mekanizmit të bashkëveprimit të një lënde me një sorbent, dallohen këto lloje të kromatografisë: adsorbimi, shpërndarja, shkëmbimi i joneve, sedimentimi, redoksimi, kompleksimi etj.
Metoda e kromatografisë me gaz është bërë më e përhapur sepse teoria dhe pajisjet për të janë zhvilluar plotësisht. Kromatografia me gaz është një metodë hibride që lejon ndarjen dhe përcaktimin e njëkohshëm të përbërësve të një përzierjeje. Gazet, përzierjet ose përbërjet e tyre që janë në gjendje të gaztë ose të avullit në kushtet e ndarjes përdoren si fazë lëvizëse (gaz bartës). Sorbentët e ngurtë ose të lëngët të aplikuar në një shtresë të hollë në sipërfaqen e një transportuesi inert përdoren si një fazë stacionare.
