Ang mga paraan ng paghihiwalay ng electrochemical ay batay sa pagpapalabas ng analyte sa isang inert electrode sa elemental na estado o sa anyo ng isang hindi matutunaw na precipitate na namuo kapag ang isang pare-pareho ay dumaan sa nasuri na solusyon. agos ng kuryente.

Ang teorya at kasanayan ng mga pamamaraan ng paghihiwalay ng electrochemical ay inilarawan nang detalyado sa Chap. VI.

Sa kasalukuyan, ang mga electrochemical na pamamaraan ay ginagamit upang paghiwalayin ang mga compound ng karamihan mga elemento ng kemikal at napatunayang napaka-maginhawa dahil sa katotohanang hindi nila kailangan ang pagpasok ng mga dayuhang sangkap sa nasuri na solusyon. Gamit ang iba't ibang paraan ng electrochemical deposition gamit ang platinum o iba pang mga electrodes at isang mercury cathode, pati na rin ang panloob na electrolysis (tingnan ang Kabanata VI, § 5), posibleng paghiwalayin ang aluminyo, titanium, zirconium, vanadium, uranium cations mula sa chromium, iron, kobalt, nikel, sink, tanso, pilak, cadmium, germanium, molibdenum, lata, bismuth at iba pang mga elemento. Posible rin na paghiwalayin ang mga impurities mula sa mga pangunahing bahagi sa pagsusuri ng mga non-ferrous na metal, ang kanilang mga haluang metal at ores.

Ang paghihiwalay ng isang kumplikadong timpla na binubuo ng iba't ibang mga electrolytically deposited ions ay nakakamit alinman sa pamamagitan ng pagpili ng isang naaangkop na electrolyte, o sa pamamagitan ng electrolysis na may awtomatikong kontrol ng potensyal ng elektrod, kung saan ang electrodeposition ay isinasagawa.

Deposition sa isang mercury cathode. Na may espesyal na hitsura! Ang electrolytic separation ay ang deposition sa isang mercury cathode. Sa kasong ito, ang mga metal sa ilalim ng impluwensya ng electric current ay inilabas sa mercury na may pagbuo ng mga amalgam. Bilang isang resulta, ang paghihiwalay at paghihiwalay ng maraming mga metal ay nangyayari nang mabilis at dami. Ang ilang mga metal (halimbawa, ) na hindi inilabas sa solid cathode ay quantitatively release habang electrolysis sa mercury cathode. Gayunpaman, ang ilang mga metal (halimbawa,) ay hindi idineposito sa isang mercury cathode.

Ang electrolysis na may mercury cathode ay isinasagawa sa mga espesyal na aparato (Larawan 95). Upang gawin ito, ang tungkol sa 200 g ng metal na mercury ay ipinakilala sa sisidlan kung saan isinasagawa ang electrolysis, ang nasuri na solusyon ay ibinubuhos, at ang electrolysis ay isinasagawa sa isang kasalukuyang density ng mga . Ang anode ay naayos sa ibabaw ng solusyon. Ang Mercury ay hinalo sa panahon ng electrolysis. Sa pagtatapos ng electrolysis, ang sample ng solusyon ay dapat magbigay ng negatibong reaksyon sa mga pinaghiwalay na elemento.

Nang hindi nakakaabala sa kasalukuyang, ang solusyon ay pinatuyo mula sa mercury at ang mercury ay hugasan ng tubig. Ang tubig na hugasan ay idinagdag sa pangunahing solusyon. Ang resultang solusyon, libre mula sa mga elemento na nakahiwalay sa mercury cathode, ay sinusuri. Kung kinakailangan na kunin ang mga metal na idineposito dito mula sa mercury, ang amalgam ay natutunaw sa mga acid o ang mercury ay distilled off.

Gamit ang isang mercury cathode, maaari mong paghiwalayin ang:

a) aluminyo mula sa bakal, sink, tanso;

b) titanium mula sa indium, rhenium, molibdenum, germanium;

c) vanadium mula sa molibdenum;

d) mga compound ng phosphorus at arsenic mula sa lahat ng mga elemento na inilabas sa mercury cathode (iron, zinc, cobalt, nickel, chromium, silver, copper, cadmium, mercury, tin, platinum, gold, atbp.).

Halimbawa, ang isang paraan para sa dami ng pagpapasiya ng aluminyo sa pagkakaroon ng mga iron ions at iba pang mga elemento, batay sa pagpapalabas ng bakal sa pamamagitan ng electrolysis sa isang mercury cathode, ay ang mga sumusunod. Una, ang bakal ay nakahiwalay sa isang sulfuric acid solution sa isang mercury cathode; kasama ng bakal, ang iba pang mga elemento ay inilabas: zinc, chromium, nickel, cobalt, atbp. Ang mga ions ng aluminum, beryllium, titanium, phosphorus, atbp. ay nananatili sa solusyon. Pagkatapos ay ang mga aluminum ions ay tinutukoy sa karaniwang paraan, na kung saan ay precipitated mula sa ang filtrate na may oxyquinoline o cupferon sa ammonia o mahinang acetic acid solution. Ang titanium ay namuo sa isang acidic na solusyon na may cupferon.

Ang mga pamamaraan ng electrochemical ay maaaring gamitin hindi lamang para sa paghihiwalay at paghihiwalay ng mga elemento, kundi pati na rin para sa konsentrasyon ng mga analyte.

Ang ganitong uri ng konsentrasyon (akumulasyon) ng elemento na tinutukoy sa isang nakatigil na patak ng mercury ay nagaganap sa paraan ng amalgam polarography. Ang kakanyahan ng pamamaraan ay nakasalalay sa katotohanan na sa pamamagitan ng electrolysis para sa ilang oras sa potensyal ng paglilimita ng kasalukuyang ng metal na tinutukoy, ito ay puro sa anyo ng isang amalgam mula sa isang dilute na solusyon sa isang nakatigil na patak ng mercury, na kumikilos. bilang isang mercury microelectrode. Pagkatapos, sa isang linearly iba't ibang boltahe, isang anodic amalgam dissolution curve ay naitala. Sa kasong ito, ang mga anodic na taluktok ay nakuha sa polarogram, ang posisyon kung saan sa mga tuntunin ng potensyal ay nagpapakilala sa likas na katangian ng sangkap, at ang taas ng rurok ay nagpapakilala sa konsentrasyon ng karumihan.

Ang pamamaraan ay iminungkahi ni Barker at pinag-aralan ni Shane, Kemulya, A. G. Stromberg, E. N. Vinogradova, L. N. Vasilyeva, S. I. Sinyakova at iba pa. Mahusay na teoretikal at praktikal na halaga para sa amalgam polarography na may paunang konsentrasyon (akumulasyon) sa Isang nakatigil na patak ng mercury ay kinakatawan ng ang mga gawa ni M. T. Kozlovsky sa larangan ng pananaliksik sa metal amalgams.

kanin. 95. Mercury cathode.

Ang kumbinasyon ng electrochemical preconcentration ng mga elemento na matutukoy sa isang nakatigil na patak ng mercury na may kasunod na anodic polarization ng nagreresultang amalgam ay ginagawang posible upang mapataas ang sensitivity ng pamamaraan sa pamamagitan ng ilang mga order ng magnitude kumpara sa maginoo na paraan ng polarography. Ito ay may malaking praktikal na kahalagahan para sa pagsusuri ng mga ultrapure na metal, chemical reagents, at semiconductor na materyales.

Mayroong ilang mga pagpipilian para sa pag-concentrate ng mga microimpurities ng pagkakasunud-sunod ng magnitude sa pamamagitan ng electrochemical (polarographic) na pamamaraan. Ang kanilang pangkalahatang prinsipyo ay ang akumulasyon ng mga tinukoy na elemento sa pamamagitan ng paunang electrolysis sa isang nakatigil na elektrod.

Para sa layunin ng electrochemical concentration, ang amalgam polarography techniques ay binuo upang matukoy ang mga impurities sa zinc, aluminum, indium, tin, arsenic, gallium, uranium salts, chemically pure reagents, biological objects, food products, atbp.

36. Paraan para sa paghihiwalay ng mga sangkap sa analitikal na kimika.

paghihiwalay - Ito ay isang operasyon (proseso), bilang isang resulta kung saan ang mga sangkap na bumubuo sa paunang timpla ay pinaghihiwalay mula sa isa't isa. Ang mga sumusunod na pamamaraan ng pre-concentration at paghihiwalay ay pinakamalawak na ginagamit.

Pisikal:

Mga Paraan ng Pagsingaw

Natutunaw at pagkikristal (nagyeyelo

abo - tuyong abo basa (basa) abo Lutang

Kemikal:

pag-ulan at corecipitation sentripugasyon.

Kumplikadong pagbuo.

Pisikal at kemikal:

Mga Paraan ng Chromatographic

Mga paraan ng pag-sorption adsorption(pagsipsip ng ibabaw), pagsipsip(pagsipsip ayon sa dami), chemisorption

Mga pamamaraan ng electrophoretic -

Extraction-

2.3. Precipitation at co-precipitation

co-precipitation kolektor m (o carrier ng microcomponents). Sa kawalan ng isang kolektor, ang microcomponent ay hindi bumubuo ng isang namuo, dahil ang produkto ng solubility ng mga kaukulang compound na naglalaman ng microcomponent ay hindi nakakamit. violet, methyl orange, naphthalene, α-sulfonic acid, dimethylaminoazobenzene). Ang kagustuhan ay ibinibigay sa mga organikong co-precipitant, na nagpapahintulot sa paghihiwalay ng mga ion na matukoy mula sa mga solusyon na may konsentrasyon hanggang 1:10 13 at lubos na pumipili. Bilang karagdagan, ang mga organikong coprecipitant ay madaling maabo, upang ang mga coprecipitated na elemento ay maaaring makuha sa purong anyo.

37. Mga paraan ng konsentrasyon ng mga sangkap sa analytical chemistry. Konsentrasyon - operasyon (proseso), bilang isang resulta kung saan ang ratio ng konsentrasyon o dami ng microcomponents sa konsentrasyon o dami ng macrocomponents, o ang base (matrix) ay tumataas.

Kailangan paghihiwalay at konsentrasyon maaaring dahil sa mga sumusunod na salik:

• 
  ang sample ay naglalaman ng mga sangkap na nakakasagabal sa pagpapasiya;
• 
  ang konsentrasyon ng analyte ay mas mababa sa limitasyon ng pagtuklas ng pamamaraan;
• 
  ang mga sangkap na tutukuyin ay hindi pantay na ipinamamahagi sa sample;
• 
  walang karaniwang mga sample para sa pag-calibrate ng mga instrumento;
• 
  ang sample ay lubhang nakakalason, radioactive, o mahal.

Makilala ganap na konsentrasyon at relatibong konsentrasyon.

Ganap na konsentrasyon - ito ay ang paglipat ng mga microcomponents mula sa isang malaking masa (o malaking volume) ng sample sa isang maliit na masa (o maliit na volume). Pinatataas nito ang konsentrasyon ng mga microcomponents.

Kamag-anak na konsentrasyon (pagpayaman) - ito ay isang pagtaas sa ratio sa pagitan ng mga halaga ng micro- at macro-bahagi (paghihiwalay ng tinutukoy na micro-bahagi mula sa base, mula sa nakakasagabal micro-bahagi).

Ang mga resulta ng konsentrasyon ay binibilang koepisyent (factor) ng konsentrasyonF(mayroong iba pang mga pagtatalaga):

kung saan at - ayon sa pagkakabanggit, ang halaga (o konsentrasyon) ng microcomponent at macrocomponent bago ang konsentrasyon; at - ayon sa pagkakabanggit, ang halaga (o konsentrasyon) ng microcomponent at macrocomponent pagkatapos ng konsentrasyon. Sa kaso ng ganap na konsentrasyon, at - ang halaga (volume) ng solusyon bago at pagkatapos ng konsentrasyon.

Ang mga sumusunod na pamamaraan ng pre-concentration at paghihiwalay ay pinakamalawak na ginagamit.

Pisikal:

Mga Paraan ng Pagsingaw(pagsingaw, distillation, sublimation); distillation (malawakang ginagamit upang alisin ang mga pabagu-bagong sangkap, tulad ng mga ammonium salts) - ang paghihiwalay ay batay sa iba't ibang pagkasumpungin ng mga bahagi.

Natutunaw at pagkikristal (nagyeyelo) - ang paghihiwalay ay batay sa nangingibabaw na paglipat ng isa sa mga bahagi ng solusyon o matunaw sa solid phase (halimbawa, ang zone melting method na ginagamit upang pag-concentrate ang mga impurity substance).

abo - isang paraan kung saan ang orihinal na pinag-aralan na materyal ay binago sa isang mineral na nalalabi - abo sa pamamagitan ng paggamot sa init sa hangin (kadalasang ginagamit sa pagsusuri ng mga hilaw na materyales na panggamot). Sa tuyong abo ang sample ay dahan-dahang pinainit at, pagkatapos alisin ang mga produkto ng pagkasunog, ito ay calcined sa isang pulang-mainit na temperatura (≈ 500 С o) sa pare-pareho ang timbang; sa basa (basa) abo ang sample ay ginagamot sa isang solusyon ng naaangkop na reagent (halimbawa, moistened sa conc. sulfuric acid), pinainit nang dahan-dahan at, pagkatapos alisin ang mga produkto ng pagkasunog, calcined sa isang pulang init temperatura sa pare-pareho ang timbang.

Lutang- ang paghihiwalay ay batay sa pagkakaiba sa mga densidad ng pangunahing sangkap at mga dumi (ginagamit upang paghiwalayin ang basurang bato).

Kemikal:

pag-ulan at corecipitation- isa sa pinakasimpleng at pinaka-epektibong paraan ng pag-concentrate ng mga ion (tatalakayin ito nang detalyado sa ibaba). Malawakang ginagamit para sa sediment separation sentripugasyon.

Kumplikadong pagbuo.

Pisikal at kemikal:

Mga Paraan ng Chromatographic- isang hanay ng iba't ibang mga pamamaraan batay sa pagkakaiba sa pagkakaugnay ng mga pinaghiwalay na sangkap na gumagalaw kasama ang mobile phase (likido, gas) sa nakatigil na yugto (solid, malapot na likido). Halimbawa, sa ion exchange chromatography, ang paghihiwalay ay batay sa mga pagkakaiba sa sorbability ng mga bahagi.

Mga paraan ng pag-sorption- batay sa paggamit ng mga pagkakaiba sa kakayahan ng mga pinaghihiwalay o puro na bahagi na masipsip ng mga sangkap ng carrier (sorbents). Makilala adsorption(pagsipsip ng ibabaw), pagsipsip(pagsipsip ayon sa dami), chemisorption(pagsipsip na sinamahan ng mga reaksiyong kemikal).

Mga pamamaraan ng electrophoretic - ay batay sa paggamit ng mga pagkakaiba sa bilis ng paggalaw ng mga sisingilin na particle ng mga dissolved substance sa isang panlabas na electric field. Epektibo sa paghihiwalay ng parehong mababang molekular na timbang at mataas na molekular na mga sangkap, halimbawa, isang halo ng mga protina, amino acid, atbp.

Extraction- isang hanay ng mga pamamaraan batay sa paggamit ng mga pagkakaiba sa solubility ng nakuhang bahagi sa dalawang magkadikit na mga phase na hindi mapaghalo (dalawang likido o likido at solid).

Halimbawa, ang dithizone, kupferon, at iba pang mga organikong compound ay bumubuo ng mga complex na may ilang mga metal ions na madaling makuha mula sa may tubig na mga solusyon na may eter o chloroform.

2.3. Precipitation at co-precipitation

co-precipitation– sabay-sabay na pag-ulan ng karaniwang natutunaw na microcomponent na may precipitated na macrocomponent mula sa parehong solusyon dahil sa pagbuo ng mga halo-halong kristal, adsorption, occlusion, atbp. Ang precipitate ng macrocomponent ay tinatawag kolektor m (o carrier ng microcomponents).

Sa kawalan ng isang kolektor, ang microcomponent ay hindi namuo, dahil ang produkto ng solubility ng kani-kanilang mga compound na naglalaman ng microcomponent ay hindi nakakamit.

Sa analytical practice, parehong inorganic (aluminum at iron hydroxides, iron phosphate) at organic coprecipitants (slightly soluble compounds of organic ions, gaya ng methyl violet, methyl orange, naphthalene, α-sulfonic acid, dimethylaminoazobenzene) ay ginagamit. Ang kagustuhan ay ibinibigay sa mga organikong co-precipitant, na nagpapahintulot sa paghihiwalay ng mga ion na matukoy mula sa mga solusyon na may mga konsentrasyon hanggang 1:10 13 at lubos na pumipili. Bilang karagdagan, ang mga organikong coprecipitant ay madaling maabo, upang ang mga coprecipitated na elemento ay maaaring makuha sa purong anyo.

38. ekwilibriyo ng pagkuha. Batas sa pamamahagi ng Nernst-Shilov.

Extraction- isang hanay ng mga pamamaraan batay sa paggamit ng mga pagkakaiba sa solubility ng nakuhang bahagi sa dalawang magkadikit na mga phase na hindi mapaghalo (dalawang likido o likido at solid). Sa karamihan ng mga kaso, sa analytical chemistry, ang isang kumbinasyon ng dalawang nakikipag-ugnay na hindi mapaghalo na mga yugto "isang organikong solvent - isang may tubig na solusyon ng mga pinaghiwalay (nabawi) na mga sangkap" ay ginagamit. Sa kasong ito, ang isa ay nagsasalita ng likido pagkuha. Para sa pagkuha, ang tulad ng isang organikong solvent ay pinili kung saan ang sangkap na matutukoy ay natutunaw nang maayos, at ang iba pang mga bahagi ng pinaghalong halos hindi natutunaw. Mga kalamangan ng mga pamamaraan ng pagkuha:

pagiging simple

pagkakaroon

pagpili

ang kakayahang magtrabaho sa parehong malaki at maliit na konsentrasyon

bilis ng

mababang halaga ng kagamitan, atbp.

kung saan ang a(org) at a(aq) ay ang equilibrium na aktibidad ng substance A sa organic at aqueous phase, ayon sa pagkakabanggit. Ang halaga ng R sa kasong ito ay tinatawag pare-pareho ang pamamahagi(tunay na thermodynamic), ito ay pare-pareho sa isang pare-parehong temperatura para sa isang naibigay na sistema.

Isinasaalang-alang na ang aktibidad ay katumbas ng produkto ng koepisyent ng aktibidad at ang konsentrasyon

R R, mas ganap na na-extract ang organikong bagay mula sa may tubig na solusyon patungo sa bahaging organiko.

Sumusunod mula sa mga equation na ito na, sa ilalim ng mga kondisyon ng equilibrium, imposibleng ganap na ihiwalay ang isang substance mula sa aqueous phase patungo sa organic sa pamamagitan ng extraction method, dahil ang equilibrium concentration ng substance sa aqueous phase ay iba sa 0.

39. ekwilibriyo ng pagkuha. Distribution constant, distribution coefficient. Degree ng pagkuha. Ang kadahilanan ng paghihiwalay ng dalawang sangkap. Mga kondisyon para sa paghihiwalay ng dalawang sangkap.

Isaalang-alang ang distribusyon ng substance A sa pagitan ng dalawang nakikipag-ugnayan sa immiscible liquid organic at aqueous phase sa pare-parehong temperatura: A(aq) ↔ A(org). Ang ekwilibriyong ito ay mailalarawan ng isang ekwilibriyong pare-parehong P katumbas ng

kung saan ang a(org) at a(aq) ay ang equilibrium na aktibidad ng substance A sa organic at aqueous phase, ayon sa pagkakabanggit. Ang halaga ng R sa kasong ito ay tinatawag pare-pareho ang pamamahagi(true thermodynamic), ito ay pare-pareho sa isang pare-parehong temperatura para sa isang partikular na sistema. Isinasaalang-alang na ang aktibidad ay katumbas ng produkto ng koepisyent ng aktibidad at ang konsentrasyon

Kung ang kemikal na katangian ng sangkap A ay pareho sa parehong mga likidong phase at

Ang mga formula na ito ay sumasalamin sa batas ng pamamahagi ng Nernst. pare-pareho R depende sa likas na katangian ng ipinamahagi na sangkap at mga likidong phase at temperatura. Ang higit pa R, mas ganap na na-extract ang organikong bagay mula sa may tubig na solusyon patungo sa bahaging organiko. Sumusunod mula sa mga equation na ito na, sa ilalim ng mga kondisyon ng equilibrium, imposibleng ganap na ihiwalay ang isang substance mula sa aqueous phase patungo sa organic sa pamamagitan ng extraction method, dahil ang equilibrium concentration ng substance sa aqueous phase ay iba sa 0.

Maraming mga sangkap ang madalas na matatagpuan sa immiscible contacting liquid organic at aqueous phase sa iba't ibang anyo ng kemikal. Halimbawa, ang mga mahihinang organikong acid sa isang may tubig na solusyon ay bahagyang nasa isang ionized na anyo, i.e. sa isang may tubig na solusyon, mayroong dalawang anyo - mga molekula at anion ng isang mahinang acid. Sa organikong yugto, ang dimerization ng mga molekula ng acid ay posible dahil sa pagbuo ng mga bono ng hydrogen, i.e. Ang organic phase ay naglalaman ng dalawang kemikal na anyo ng acid, monomer at dimer. Sa ganitong mga kaso (at madalas itong nangyayari), ang kabuuang pagkakaroon ng iba't ibang anyo ng ipinamahagi na sangkap ay isinasaalang-alang sa pamamagitan ng pagpapakilala ng koepisyent ng pamamahagi D (mayroon ding iba pang mga pagtatalaga ng titik para sa koepisyent ng pamamahagi):

kung saan ang kabuuan ng mga konsentrasyon ng ekwilibriyo sa organiko S (A / B) \u003d 1 imposible ang paghihiwalay ng dalawang sangkap A at B. Posible ang paghihiwalay kung ang sumusunod na dalawang kondisyon ay natutugunan:

S( A/B) ≥ 10 4 at D(PERO) D(B) ≤ 1. Panatilihin ang pagkuhaUpang ang ex ,

Gawain sa kurso:

Mga paraan ng paghihiwalay at konsentrasyon sa pagsusuri ng mga elemento

Panimula

pangkalahatang katangian mga paraan ng paghihiwalay

Extraction bilang paraan ng paghihiwalay

Pangkalahatang katangian ng mga pamamaraan ng konsentrasyon

Co-precipitation bilang isang paraan ng konsentrasyon

Konklusyon

Bibliograpiya

Panimula

Ang pag-unlad ng analytical chemistry ay sumusunod sa dalawang pangunahing landas: ang pagbuo ng mga pinaka-pumipili na pamamaraan para sa pagpapasiya ng mga indibidwal na sangkap at ang pinakamainam na kumbinasyon ng mga paraan ng paghihiwalay at konsentrasyon na may mga di-pumipili na pamamaraan ng pagpapasiya sa pinagsamang mga pamamaraan ng pagsusuri. Sa kasong ito, ang pagpili ng pamamaraan ay nauunawaan bilang ang posibilidad ng pagrehistro ng isang analytical signal na naaayon sa analyte laban sa background na nilikha ng mga kasamang impurities at ang matrix. Ang konsepto ng pinagsama ay ganap na naaayon sa semantikong nilalaman ng salitang ito: pinagsama-sama upang makamit ang isang karaniwang layunin. Alinsunod dito, maaaring mayroong pinagsamang mga paraan ng paghihiwalay, kung saan ang layunin ay upang mapabuti ang paghihiwalay, at pinagsamang mga pamamaraan ng pagsusuri, na nagbibigay ng pinakamainam na kumbinasyon ng paunang paghihiwalay sa panghuling pagpapasiya. Ang malawakang paggamit ng pinagsamang mga pamamaraan ng pagsusuri, pangunahin ang mga chromatographic, ay hindi maituturing lamang bilang resulta ng limitadong pagpili ng mga kilalang pamamaraan para sa direktang pagtukoy ng mga sangkap sa bagay ng pagsusuri.

Bukod sa mahalagang papel mga paraan ng paghihiwalay at konsentrasyon para sa pinagsamang pamamaraan ng pagsusuri, ang mga paraan ng paghihiwalay ay may independiyenteng halaga sa paglutas ng mga problema sa paghahanda. Ang mga analyst ay patuloy na nangangailangan ng mataas na kadalisayan na mga sangkap: mga solvent, pangunahin ang tubig, mga reagents, at sa wakas ang lahat ng mga sangkap na kanilang sinusuri. Ang mga gawain ng paghahanda ng mga karaniwang sample ay magkakaibang bilang mga bagay ng pagsusuri. At hindi laging posible na gamitin handa na mga sample at ang kanilang mga bahagi ng kinakailangang antas ng kadalisayan. Sa mga interes ng paghahanda nito, malapit na makipag-ugnayan ang analytical chemistry teknolohiyang kemikal. Ang mga paraan ng paghihiwalay at konsentrasyon na binuo ng mga analyst ay madalas na ipinapatupad sa mga teknolohikal na proseso nang hindi sumasailalim sa mga pangunahing pagbabago. Sa kasong ito, maaari nating pag-usapan ang tungkol sa mga teknolohiya ng pagkuha ng malalaking tonelada para sa pagkuha ng mga bihirang metal, at tungkol sa mga proseso sa industriya ng parmasyutiko, sa mga biochemical na industriya, kung saan ang linya sa pagitan ng mga kaliskis ng isang eksperimento sa laboratoryo at pang-industriya na produksyon ay halos wala.

Pangkalahatang katangian ng mga paraan ng paghihiwalay

Sa pamamagitan ng mga paraan ng paghihiwalay ay mauunawaan natin ang kabuuan ng kanilang katangiang kemikal at pisikal na mga proseso at pamamaraan para sa kanilang pagpapatupad. Ang proseso mismo, halimbawa, ang paghihiwalay ng mga sangkap sa pagitan ng dalawang likidong phase, ay hindi pa isang paraan ng paghihiwalay. Sa kumbinasyon ng isang paraan ng pagpapatupad na nagsisiguro sa paglipat ng mga sangkap mula sa isang yugto patungo sa isa pa bilang isang resulta ng kanilang pamamahagi ng balanse sa pagitan ng mga yugto, ang naturang proseso ay nagiging isang pagkuha, at kasama ng isang chromatographic na pamamaraan, likido-likido chromatography.

Ang mga kahirapan sa anumang pagtatangka na i-systematize ang mga paraan ng paghihiwalay ay ipinakilala sa pamamagitan ng pinagsamang pamamaraan ng pagsusuri. Sa likod ng isang pangalan na "gas" at "likido" na chromatography ay may mga nakatagong pamamaraan para sa chromatographic separation ng mga substance sa gas at liquid phase, at ang mga katumbas na pinagsamang pamamaraan.

Wala pa ring pangkalahatang tinatanggap na pag-uuri ng mga pulot para sa paghihiwalay at konsentrasyon. Kung isasaalang-alang ang iba't ibang mga pamamaraan nang magkasama, kadalasan ang isa ay kailangang harapin ang alinman sa kanilang simpleng enumeration. O sa pagpapangkat sa mga grupo sa ilang pormal na batayan sa labas ng pangkalahatang pag-uuri. Kapag nag-systematize ng mga paraan ng paghihiwalay, sa pinakasimpleng kaso, bilang panimulang punto, dinadala nila ang pag-aari ng pamamaraan sa isa o ibang larangan ng agham na nagbunga nito: kemikal, physicochemical, pisikal na pamamaraan. Uriin natin ang mga paraan ng paghihiwalay sa mga talahanayan sa ibaba.

Talahanayan 1. Mga paraan ng paghihiwalay batay sa pagbuo ng isang bagong yugto ng nakahiwalay na sangkap

Pinagsama-samang estado ng yugto kung saan matatagpuan ang paunang timpla ng mga sangkap Pinagsama-samang estado ng pinaghiwalay na bahagi Solid na katawan Gas Liquid Liquid

Ang mga paraan ng paghihiwalay ng phase ay nahahati sa apat na grupo at batay sa:

2.mga pagkakaiba sa pamamahagi ng mga sangkap sa pagitan ng mga phase;

.mga pagkakaiba sa paglipat ng masa, na ipinakita sa panahon ng sapilitan na paglipat ng isang sangkap mula sa isang yugto patungo sa isa pa sa pamamagitan ng isang ikatlong yugto na naghihiwalay sa kanila;

.mekanismo ng intraphase separation.

Para sa unang pangkat ng mga pamamaraan, ang mga tampok na katangian ay ang pinagsama-samang estado ng paunang halo ng mga sangkap at ang pinaghiwalay na bahagi (Talahanayan 1). Ang mga pamamaraan ng pangalawang pangkat ay batay sa pangkalahatang mga pattern ng pamamahagi ng mga sangkap sa pagitan ng mga phase at maaaring mailalarawan sa pamamagitan ng kanilang estado ng pagsasama-sama at ang paraan ng pagpapatupad ng proseso ng pamamahagi ng interface. Para sa ikatlo at ikaapat na grupo, bilang karagdagan sa estado ng pagsasama-sama ng mga yugto, ang isang katangian na katangian ay ang likas na katangian ng mga puwersang nagtutulak ng proseso.

Ang kahalagahan para sa analytical chemistry ng mga pamamaraan ng paghihiwalay na kasama sa unang pangkat ay malayo sa hindi malabo. Ang mga proseso ng pagyeyelo sa parehong mga phase ng likido at gas at pumipili na paglusaw ng solidong bahagi ay bihirang ginagamit. Ang pagyeyelo ay ginagamit sa pagsusuri ng mga gas upang paghiwalayin ang kahalumigmigan, para sa cryogenic na konsentrasyon ng mas mataas na kumukulo na mga dumi. Ang selective dissolution ay ginagamit sa dalawang bersyon: partial o complete dissolution ng matrix at selective dissolution of phases. Ang isang halimbawa ng kumpletong paglusaw ng matrix ay ang paglusaw ng mga bakal, haluang metal sa pagpapasiya ng mga non-metallic inclusions: oxides, carbide, nitrides.

Ang pinakamahalaga para sa analytical chemistry ay ang mga paraan ng paghihiwalay batay sa mga pagkakaiba sa pamamahagi ng mga sangkap sa pagitan ng mga phase: pagkuha, sorption, iba't ibang mga pamamaraan ng chromatographic. katangian na tampok Ang mga paraan ng paghihiwalay ng pangkat na ito, bilang karagdagan sa sistema ng mga phase, ay ang paraan ng pagpapatupad ng proseso ng interfacial separation (Talahanayan 2)

Talahanayan 2. Mga paraan ng paghihiwalay batay sa mga pagkakaiba sa pamamahagi ng mga sangkap sa pagitan ng mga phase

Phase system Paraan ng pagsasagawa ng proseso ng interfacial separation Single equilibrium distribution Maramihang pag-uulit ng proseso ng distribution Liquid-liquid chromatography Extraction solid Co-precipitation, zone melting, directional crystallization, sorption at ion exchange

Extraction bilang paraan ng paghihiwalay

Sa mga paraan ng paghihiwalay batay sa isang solong equilibrium na paghihiwalay ng mga sangkap, ang pagkuha ay ang pinakamalaking praktikal na kahalagahan. Ang pagkuha ay isa sa pinaka-maaasahan, lubos na epektibo at laganap na paraan ng konsentrasyon at paghihiwalay ng mga sangkap. Ang pag-aaral at aplikasyon ng pagkuha ay isang nangungunang, mabilis na pagbuo ng direksyon sa modernong kimika.

Ang pagkuha ay nauunawaan bilang ang proseso ng pamamahagi ng mga sangkap sa pagitan ng dalawang yugto, pati na rin ang paraan ng paghihiwalay batay sa prosesong ito. Sa pinaka-pangkalahatang kaso, maaaring isaalang-alang ng isa ang phase equilibria sa mga system likido - likido, likido - gas. Ang isang malawak na iba't ibang mga phase ng likido ay posible: tubig at may tubig na mga solusyon, mga organikong solvent at mga solusyon ng iba pang mga organikong compound sa kanila, natutunaw ng mga asing-gamot at metal, natutunaw ng mga organikong compound na solid sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Ang paraan ng pagkuha ng gas (sistema ng likido-gas at hindi gaanong karaniwang solid-gas) ay may mas makitid na layunin - para sa pagsusuri ng mga gaseous at pabagu-bagong compound sa mga condensed phase, at naiiba lamang sa conventional extraction dahil ang isang gas ay ginagamit bilang extractant, na ay hindi makagambala sa analytical na pagpapasiya ng mga gas na dumi.

Maraming mga pamamaraan na malapit sa pagkuha ay batay sa pamamahagi ng mga sangkap sa pagitan ng dalawang likidong phase, halimbawa, papel at column partition chromatography. Sa partition chromatography, ang isa sa mga phase, organic o aqueous, ay naayos sa isang inert carrier, habang ang iba ay gumagalaw. Nakakamit nito ang maraming palitan sa pagitan ng mga phase. Ang partikular na kahalagahan ay ang pagkuha ng iba't ibang mga compound ng metal mula sa mga may tubig na solusyon sa mga organikong solvent na hindi nahahalo sa kanila.

Ang pagkuha ay isinasagawa sa pamamagitan ng 1) pagdadala ng mga solusyon (metal ions at extractant) sa pakikipag-ugnay (paghahalo); 2) mekanikal na bahagi ng paghihiwalay; 3) pagbabagong-buhay ng extractant.

Ang mga larangan ng aplikasyon ng pagkuha ay lubhang magkakaibang. Ginagawang posible ng extraction na paghiwalayin ang kahit maliit na halaga ng mga impurities mula sa base, na kung saan ay lalong mahalaga kapag kumukuha at sinusuri ang mga high-purity na materyales, paghihiwalay ng mga radioisotopes, paglilinis ng mga biological na materyales, atbp.

Mas madalas, ang pagkuha ay ginagamit upang paghiwalayin ang base mula sa mga bakas, at, bilang panuntunan, lamang sa mga kaso kung saan hindi posible na ihiwalay ang mga impurities. Ang mga macro component ay karaniwang kinukuha sa anyo ng mga kumplikadong metal halide acid (halimbawa, iron mula sa mga solusyon sa HCI na may diethyl ether) o mga coordination-solvation salt. Ang mga bakas na impurities ay madalas na nakuha sa anyo ng mga intracomplex compound, mas madalas sa anyo ng mga kumplikadong metal acid.

Ang pagkuha ay epektibo rin sa paghihiwalay ng mga sangkap na may katulad na mga katangian, kabilang ang mga high-boiling substance at azeotropic mixtures.

Ang pagkuha ay malawakang ginagamit upang mapataas ang sensitivity ng mga pagpapasiya ng maraming kemikal at physicochemical na pamamaraan ng pagsusuri. Ang pagkuha ay gumaganap ng isang makabuluhang papel sa pag-aaral ng equilibria sa mga solusyon, kumplikadong proseso ng pagbuo, at sa pangkalahatan sa pag-aaral ng estado ng mga sangkap sa mga solusyon.

Ang mga bentahe ng pagkuha tulad ng versatility, bilis, kadalian ng pagpapatupad, bilis, mababang operating temperature, availability, kakulangan ng kumplikadong kagamitan, medyo maliit (o kahit na kawalan) co-extraction, at iba pa, ay ginagawang extraction ang isang napaka-epektibong paraan para sa pag-concentrate ng mga microimpurities at naghihiwalay na mga sangkap. Sa ngayon, ang mga pamamaraan ng pagkuha ay binuo para sa halos lahat ng mga elemento at maraming mga klase ng mga compound kapwa para sa mga layunin ng paghahanda at sa teknolohiya, lalo na sa nuclear.

Maaaring gamitin ang pagkuha para sa parehong ganap at kamag-anak na konsentrasyon. Ang kamag-anak na konsentrasyon ng pagkuha, kung saan nakakamit ang pagpapayaman, ibig sabihin, ang ratio sa pagitan ng macro- at microcomponents ay bumababa, ay mas mahalaga para sa pagsusuri.

Sa pagsasanay ng pagsusuri ng kemikal, ang pagkuha ay ginagamit lamang bilang isang paraan ng paghihiwalay; ang nakahiwalay na elemento sa kasong ito (kung kinakailangan, ang katas ay pre-mineralized) ay tinutukoy ng anumang maginoo na pamamaraan, o kasama ng isang kasunod na pagpapasiya (pagkuha-photometric, pagkuha-polarographic at iba pa, tinatawag na pinagsamang mga pamamaraan). Ang pagpapasiya ng elemento ng interes ay maaaring isagawa kapwa sa may tubig at sa organic na media

Phase SystemProcess Driving ForceChemical Potential GradientElectrical Potential Gradient

Ang mga paraan ng paghihiwalay batay sa maramihang equilibrium distribution ay laging may mga pangunahing limitasyon sa kadalisayan ng mga nakahiwalay na fraction. Malinaw na sa kasong ito ang isang mahusay na paghihiwalay ay makakamit lamang kung mayroong isang makabuluhang pagkakaiba sa mga katangian ng mga sangkap na ihihiwalay. Ang proseso sa larangan ng mga pamamaraang ito ay ganap na tinutukoy ng paglikha ng mga bagong pumipili na sorbents o extractants. Ngunit ang paglitaw ng panimula ng mga bagong klase ng naturang mga compound, tulad ng organophosphorus extractants crown ethers o chiral sorbents, ay isang medyo bihirang phenomenon. Bilang isang patakaran, ang paghahanap ay humahantong sa pangangailangan na makakuha ng higit at mas kumplikado at mahal na mga koneksyon, at ang positibong epekto ng kanilang paggamit ay hindi nagbibigay-katwiran sa mga gastos sa paghahanap.

Batay sa ibinigay sa talahanayan. 2 pag-uuri ng mga pamamaraan batay sa mga pagkakaiba sa pamamahagi ng mga sangkap sa pagitan ng mga phase, makikita ng isa ang isa pang paraan upang madagdagan ang kahusayan ng mga pamamaraan ng pangkat na ito, na binubuo sa pagpapabuti ng mga pamamaraan para sa pagpapatupad ng mga proseso ng pamamahagi ng interphase, sa paglipat mula sa mga solong proseso hanggang sa mga multistage at chromatographic.

Maaaring tila kakaiba na ang pamamaraan ng chromatographic ay nauugnay sa mga pamamaraan para sa pagpapatupad ng proseso ng pamamahagi ng interface ng mga sangkap. Karaniwan, ang mga pamamaraan ng chromatographic ay isinasaalang-alang sa paghihiwalay mula sa iba pang mga paraan ng paghihiwalay batay sa mga pagkakaiba sa pamamahagi ng mga sangkap sa pagitan ng mga phase. Maraming mga kahulugan ng chromatography na iminungkahi sa mga nakaraang taon ang nagbibigay-diin na ang chromatography ay isang paraan ng paghihiwalay o proseso na humahantong sa paghihiwalay ng mga substance. Walang mga kontradiksyon dito. Sa kasaysayan, ang chromatography ay lumitaw bilang isang paraan ng paghihiwalay, ang kakanyahan nito ay upang wakasan ang mga zone ng mga indibidwal na sangkap sa panahon ng pagpasa ng isang solusyon na naglalaman ng kanilang pinaghalong sa pamamagitan ng isang layer ng solid sorbent. Kung isasaalang-alang ang physicochemical phenomena na nagiging sanhi ng "pagkansela" na ito, natural na magsalita ng chromatography bilang isang proseso na nagaganap sa isang two-phase system. Pagdating sa isang hanay ng mga pamamaraan ng pamamaraan na inilapat sa halos anumang dalawang-phase na sistema, na ginagawang posible upang i-multiply ang mga coefficient ng paghihiwalay na nakamit sa isang solong pamamahagi ng balanse ng mga sangkap sa pagitan ng mga phase, maaari nating sabihin na ang chromatography ay isang paraan para sa pagpapatupad ng proseso. ng interfacial separation..

Ang Chromatography bilang isang paraan ng pagpapatupad ng interfacial na proseso ay binubuo sa kamag-anak na paggalaw ng mga phase sa isang limitadong espasyo sa ilalim ng mga kondisyon kapag ang isa sa kanila ay patuloy na nasa isang dispersed na estado o sa anyo ng isang pelikula sa ibabaw ng mga pader na naglilimita sa puwang na ito. Ang ganitong paggalaw ay nangyayari sa isang haligi, sa isang maliliit na ugat, sa isang manipis na layer. Ang isa sa mga phase ay maaaring nakatigil o pareho ay gumagalaw. Sa anumang kaso, ang paraan ng chromatographic ay nagbibigay ng maramihang sunud-sunod na muling pamamahagi ng mga sangkap sa pagitan ng magkaparehong paglipat ng mga phase, na humahantong sa mga pagkakaiba sa bilis ng paggalaw ng mga zone ng mga indibidwal na sangkap sa espasyo ng paghihiwalay, at sa kaso ng sabay-sabay na paggalaw ng parehong mga phase sa iba't ibang direksyon, sa mga pagkakaiba sa direksyon ng paggalaw ng mga zone. At talagang ang paraan ng paghihiwalay ay ang aplikasyon ng isa sa mga posibleng manifestations ng chromatographic na paraan ng pagpapatupad ng proseso ng pamamahagi ng interface sa isang tiyak na dalawang-phase system.

Ang iminungkahing interpretasyon ng konsepto ng "chromatography" ay tila mahalaga para sa pag-unawa sa pangkalahatan ng chromatographic na paraan ng paghihiwalay, na sumasailalim sa pinakakaraniwang chromatographic na pamamaraan ng pagsusuri ngayon. Ang interes sa mga pamamaraan ng chromatographic ay pangunahing natutukoy sa pamamagitan ng katotohanan na sila ay theoretically ay walang mga paghihigpit sa mga coefficient ng paghihiwalay ng mga sangkap, gaano man kaliit ang mga pagkakaiba sa mga koepisyent ng pamamahagi para sa kanila. Ito ang qualitative leap na nagbibigay ng paglipat mula sa mga pamamaraan batay sa isang solong equilibrium distribution sa mga chromatographic.

Sa mga paraan ng paghihiwalay batay sa mga pagkakaiba sa pamamahagi ng interface, palaging may mga limitasyon sa paglipat ng masa. Higit pang mga sangkap ang hindi maaaring pumasa mula sa isang yugto patungo sa isa pa kaysa sa sumusunod mula sa koepisyent ng pamamahagi, ang halaga nito, bilang panuntunan, ay bumababa sa pagtaas ng dami ng sangkap sa sistema ng phase. Ang paglipat sa multistage at chromatographic na mga pamamaraan ay ginagawang posible upang mapabuti ang paghihiwalay, ngunit nagpapakilala ng mas matinding paghihigpit sa dami ng mga pinaghiwalay na sangkap. Kaya, para sa mga pamamaraan ng chromatographic, ang kalayaan ng koepisyent ng KD mula sa konsentrasyon, i.e., ang pangangailangan ng linearity ng interfacial distribution isotherm, ay nagiging isang paunang kinakailangan. Samakatuwid, para sa paglutas ng mga problema na nangangailangan ng pagtaas ng mass transfer nang hindi tumataas ang volume ng separating phase, ang pinaka-promising ay ang pangkat ng mga pamamaraan batay sa sapilitan na interfacial transfer ng matter. Pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga naturang proseso kung saan ang paghihiwalay ay isinasagawa sa ilalim ng impluwensya ng isang patuloy na kumikilos na puwersa sa pagmamaneho. sila, na isang partisyon, isang lamad. Samakatuwid ang pangalan ng pangkat na ito ng mga pamamaraan ng paghihiwalay - mga pamamaraan ng lamad. Sa isang partikular na kaso, ang mga pagtatangka ay kilala na ipatupad ang sapilitan na paglipat sa loob ng isang dalawang-phase na sistema - ang proseso ng electroextraction. Ngunit dahil ang pamamaraan ay hindi natagpuan ang malawak na pamamahagi, at ang mekanismo nito ay inilarawan sa loob ng balangkas ng isa sa mga yugto ng pangkalahatang pamamaraan ng proseso ng pagkuha-lamad, hindi ito nararapat na espesyal na pagsasaalang-alang.

Ang pag-uuri ayon sa uri ng lamad ay isang pagkilala sa kasaysayan ng pag-unlad ng mga pamamaraan ng lamad, dahil ang kanilang hitsura sa karamihan ng mga kaso ay pinasimulan sa pamamagitan ng paglikha ng mga piling natatagusan na materyales. Lamang sa mga nakaraang taon nagkaroon ng trend patungo sa isang direktang paghahanap para sa mga lamad na nakakatugon sa mga kinakailangan ng isang partikular na paraan ng paghihiwalay ng lamad. Batay sa kahulugan ng mga pamamaraan ng paghihiwalay ng lamad bilang mga proseso ng ipinahiwatig na paglipat ng isang sangkap mula sa isang yugto patungo sa isa pa sa pamamagitan ng ikatlong yugto na naghihiwalay sa kanila, ang kanilang mga pangunahing tampok sa pag-uuri ay itinuturing na sistema ng trono ng mga yugto at ang puwersang nagtutulak ng proseso ( Talahanayan 3). Dahil ang pangunahing bentahe ng scheme ng lamad para sa pagpapatupad ng proseso ng paghihiwalay ay isang pagtaas sa mass transfer ng isang sangkap sa pamamagitan ng separating phase, ang mga pamamaraan ng lamad ay natural na nahuhulog lalo na sa globo ng interes ng teknolohiyang kemikal. Gayunpaman, ang isang bilang ng mga kagiliw-giliw na mga lugar ng aplikasyon ng mga pamamaraan ng lamad sa pagsusuri ng kemikal ay natagpuan na ngayon, ngunit ang isang magkaparehong pagpapayaman ng palitan ng mga ideya sa pagitan ng teknolohiyang kemikal at analytical na kimika sa hinaharap ay hindi maaaring maalis.

Sa wakas, nananatili ang posibilidad ng paghihiwalay ng mga sangkap dahil sa mga pagkakaiba sa mga katangian ng kanilang mga ion, atomo o molekula, na ipinakita sa loob ng parehong homogenous na sistema sa ilalim ng impluwensya ng electric, magnetic, gravitational, thermal field o centrifugal forces. Hindi nito ibinubukod ang posibilidad ng mga pagbabagong bahagi kapag ang unang halo ng mga sangkap ay inilipat sa estado ng pagsasama-sama kung saan nangyayari ang paghihiwalay, o kapag ang mga praksyon ng mga indibidwal na bahagi nito ay nakahiwalay. Ang epekto ng paghihiwalay ay nakakamit dahil sa iba't ibang spatial na paggalaw ng mga sangkap sa loob ng yugto kung saan sila ay pinaghihiwalay. Ang mga pagkakaiba sa bilis ng spatial na paggalaw ng mga ion, atomo o molekula ay magpapakita ng kanilang mga sarili depende sa kanilang masa, laki, singil, enerhiya ng pakikipag-ugnayan ng mga particle sa mga ion at molekula na bumubuo sa daluyan kung saan nangyayari ang paghihiwalay. Ang kamag-anak na papel ng ilang mga kadahilanan sa pagkamit ng panghuling epekto ng paghihiwalay, sa turn, ay nakasalalay sa likas na katangian ng mga puwersang kumikilos sa kanila. Dito, ang pinakamahalagang salik ay ang laki at singil ng ion. Ang mga pagkakaiba sa masa at singil ay mas malinaw kapag ang mga ionized na particle ay nakalantad sa isang accelerating. electric field at pagpapalihis ng magnetic. Ang pamamaraang ito ng pag-impluwensya sa sistema ay sumasailalim sa paraan ng paghihiwalay ng masa. Kapag naghihiwalay sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersa ng sentripugal - ultracentrifugation, ang kadahilanan ng pagtukoy ay ang masa ng mga molekula.

Talahanayan 4. Mga paraan ng paghihiwalay ng intraphase

Ang estado ng pagsasama-sama ng mga phase kung saan nangyayari ang paghihiwalay. Uri ng mga puwersa na nagdudulot ng spatial na paggalaw ng mga ions, atoms o molecules Electric field Electric at magnetic field Centrifugal force o gravitational field Liquid Electrophoresis (electromigration) - ultracentrifugation Gas Electrophoresis Mass separation

Dahil dito, ang alinman sa mga kilalang pamamaraan ng intraphase separation ay maaaring mailalarawan sa pamamagitan ng estado ng pagsasama-sama ng yugto kung saan nangyayari ang paghihiwalay, at sa pamamagitan ng uri ng mga puwersa na nagdudulot ng spatial na paggalaw ng mga ion, atomo, o molekula.

Ang mga pamamaraan ng paghihiwalay ng intraphase ay karaniwang nailalarawan sa pamamagitan ng mga kumplikadong solusyon sa hardware, at ang pagiging angkop ng kanilang aplikasyon sa analytical chemistry ay nabibigyang-katwiran sa proporsyon sa mga kakayahan na wala sa ibang mga pamamaraan. Ang pinakasimpleng sa mga tuntunin ng teknikal na disenyo ay ang paraan ng electrophoretic (electromigration) na paghihiwalay ng mga ions sa solusyon, na nagpapanatili ng ilang mga lugar ng aplikasyon sa analytical chemistry. Ang paghihiwalay ng masa bilang isang paraan ng paghihiwalay ay kawili-wili lalo na dahil ito ang batayan ng isa sa mga pinaka-tinatanggap na ginagamit na pamamaraan ng pagsusuri ng kemikal - mass spectrometry. Dito, naganap ang isang mas malapit na pagsasanib ng paraan ng paghihiwalay at ang mga pamamaraan ng pangwakas na pagpapasiya kaysa sa kaso ng mga pamamaraan ng pagsusuri ng chromatographic. Kapag inilalarawan ang mass spectrometric na pamamaraan, kadalasan ay hindi nabanggit na ito ay isa sa pinagsamang pamamaraan ng pagsusuri. Ang pagiging kumplikado ng disenyo ng hardware at mataas na pagkonsumo ng enerhiya sa paraan ng mass separation ay binabayaran ng versatility at halos walang limitasyong separating power.

Pangkalahatang katangian ng mga pamamaraan ng konsentrasyon

Ang pagpapasiya ng mga microimpurities ay isang kagyat na gawain dahil sa tumaas na mga kinakailangan para sa kadalisayan ng mga materyales at ang pangangailangan para sa analytical na kontrol ng kapaligiran. Para sa pagtukoy ng mga halaga ng bakas, ang mga pamamaraan lamang ang angkop na nagpapahintulot sa pagtuklas ng mga impurities na tumitimbang ng 10 -7-10-8g, at minsan hanggang 10 -14d. Ang mga pisikal na paraan ng pagsusuri ay ang pinakamahalaga: atomic adsorption, neutron activation, X-ray fluorescence, at ilang iba pa.

Ang mga pangunahing gawain sa pagtukoy ng mga macro component:

1.Ang paggamit ng napakaliit na timbang o dami ng sample na may makabuluhang nilalaman ng mga bahagi na tutukuyin;

2.Pagsusuri ng mga sample ng malaking masa o dami upang matukoy ang nilalaman ng mga bakas na halaga ng mga sangkap sa kanila.

Upang malutas ang unang problema, bilang karagdagan sa ipinahiwatig na mga pisikal na pamamaraan ng pagsusuri, ang mga pamamaraan ng ultramicroanalysis, kabilang ang ultramicrochemical analysis, ay angkop. Ito ay isang hanay ng mga diskarte para sa paggamit ng mga espesyal na kagamitan upang gumana sa napakaliit na dami ng mga solusyon. Upang malutas ang pangalawang problema, ang konsentrasyon ay ginagamit bilang isang paunang operasyon. Ito ay kinakailangan sa mga kaso kung saan ito ay kinakailangan upang taasan ang konsentrasyon ng mga microcomponents para sa kasunod na pagsusuri o upang paghiwalayin ang mga bakas na halaga ng tinutukoy na mga bahagi mula sa pangunahing o iba pang mga microcomponents. Sa ganap na konsentrasyon, ang mga microcomponents ay inililipat mula sa mas malaking volume patungo sa mas maliit.

Tulad ng mga sumusunod mula sa kahulugan, ang konsentrasyon ay palaging nauugnay sa paghihiwalay at muling pamamahagi ng mga sangkap sa iba't ibang mga yugto, samakatuwid, ang lahat ng mga pamamaraan na angkop para sa paghihiwalay ay ginagamit para sa konsentrasyon. Ang pinakakaraniwang pamamaraan ay nakalista sa Talahanayan. 5. kapag pumipili ng paraan ng konsentrasyon, ginagabayan sila ng likas na katangian ng bagay at komposisyon ng kemikal nito, ang kasunod na paraan ng pagsusuri, ang tagal ng lahat ng operasyon, ang pagkakaroon ng lahat ng kinakailangang kagamitan, atbp.

Talahanayan 5. Mga paraan ng konsentrasyon sa pagsusuri ng mga bakas na halaga ng mga sangkap

PamamaraanMga katangian at kalamangan Mga Disadvantages Extraction Nagbibigay-daan sa iyong pag-concentrate ang parehong mga impurities ng isang grupo ng mga substance at indibidwal na substance. Ang pamamaraan ay unibersal, madaling idisenyo Paggamit ng mga mamahaling reagents Co-precipitation Nagbibigay-daan sa konsentrasyon ng mga substance Matagal, hindi gaanong nagagamit, mababang selectivity +(OH -) o para sa pag-concentrate ng mga microcomponents mula sa malalaking volume ng mga solusyon. Ang pagkakumpleto ng paghihiwalay ay nakamit sa mababang halaga ng mga koepisyent ng pamamahagi Ang pagkapili ay mababa, ang mga pagkalugi at kontaminasyon dahil sa mga proseso ng sorption ay posible, ang proseso ay matrabaho. Pagtatanggal Ginagamit upang i-concentrate ang mga pabagu-bagong impurities sa kanilang condensation sa isang maliit na ibabaw. Hindi nangangailangan ng mga karagdagang reagents at solvents Ang aplikasyon ay limitado sa ilang partikular na klase ng mga substance

Co-precipitation bilang isang paraan ng konsentrasyon

AT kamakailang mga panahon Ang partikular na kahalagahan para sa mga layunin ng analitikal ay ang co-precipitation, isa sa pinaka-epektibo at matagal nang kilalang pamamaraan para sa pag-concentrate ng mga bakas na halaga ng iba't ibang elemento.

Ang co-precipitation ay isang uri ng pamamahagi, ibig sabihin, ang pamamahagi ng isang microcomponent na sanhi ng paghihiwalay ng kolektor sa solid phase. Sa madaling salita, kinakatawan nito ang sabay-sabay na paglipat ng micro- to macro-components sa umuusbong na solid phase ng reservoir. Kasama sa co-precipitation ang pagkuha ng mga dumi sa panahon ng paglaki ng mga particle ng kolektor (ipinakilala sa system sa mga bagong nabuo). Sa panahon ng Ostwald maturation ng sediment, pati na rin sa panahon ng structural at morphological na pagpapabuti ng mga particle ng solid phase. Ang mga metal hydroxides (iron, aluminum, atbp.), sulfides (CdS, HgS), phosphates (Ca3(PO4)2, atbp.), sulfates (BaSO4, atbp.) at iba pang mga inorganic compound ay ginagamit bilang mga collectors.

Mayroong dalawang malawak na klase ng polusyon:

Co-precipitation, kapag ang pangunahing sangkap at ang karumihan ay idineposito nang magkasama. Ang katotohanan na ang dalawang sangkap ay umuulan nang sabay ay hindi nangangahulugan ng co-precipitation. Kaya, kung, halimbawa, ang mga bakas ng beryllium hydroxide ay quantitatively precipitated na may malaking halaga ng aluminum hydroxide sa ilalim ng mga kondisyon kung saan pareho ay hindi matutunaw, ibig sabihin, mula sa kanilang puspos na solusyon, pagkatapos ay dapat nating pag-usapan ang tungkol sa co-precipitation, at hindi tungkol sa co-precipitation (conjugate precipitation);

Post-precipitation - ang paglipat ng mga impurities sa precipitate hindi sa panahon ng pagbuo nito, ngunit pagkatapos. Una, ang isang purong pangunahing precipitate ay inilabas, at pagkatapos ay isang karumihan. Karaniwan, ang post-precipitation ay nangyayari sa isang supersaturated na solusyon. Kaya, ang mga bakas ng zinc (II), indium, pagkatapos ng mahabang pakikipag-ugnay sa kanilang mga solusyon na may isang namuo ng mga metal sulfide, ay pumasa sa isang namuo.

Sa kaso ng pag-ulan na may partisipasyon ng isang solid phase, ang mga sumusunod na kaso ng co-precipitation ay nakikilala:

Ang pagbuo ng isang kemikal na tambalan. Ang kabuuang komposisyon ng solid phase ay iba sa komposisyon ng bawat isa sa mga sangkap nito, at ang lokal na komposisyon ay pareho.

Pagbuo ng isang solidong solusyon. Ang isang pagbabago sa bulk na komposisyon ng solid phase na may pagbabago sa konsentrasyon ng mga bahagi sa paunang timpla ay nagpapahiwatig ng pagbuo ng isang solidong solusyon. Ang solid phase na nagreresulta mula sa ganitong uri ng co-precipitation ay minsang tinutukoy bilang isang compound ng variable na komposisyon. Ang pagbuo ng mga solidong solusyon ay nangyayari bilang resulta ng mga prosesong molekular, na maaaring ituring bilang mga quasi-chemical na reaksyon ng pagpapalitan, o karagdagan. Ang pagkakapareho ng mekanismo ng molekular ng pagbuo ay isang mahalagang argumento na pabor sa pagsasama-sama ng lahat ng mga kaso ng coprecipitation sa pagbuo ng mga solidong solusyon sa isang subclass. Ang subclass na ito ay maaaring nahahati sa dalawang uri depende sa kung ang solidong solusyon ay mala-kristal o walang hugis. Ang co-precipitation na may pagbuo ng isang crystalline solid phase ay karaniwang tinutukoy bilang co-crystallization.

Pagbubuo ng isang solidong bahagi na may isang karumihan na pinaghiwalay sa mga depekto. Ang bulk na komposisyon ng solid phase sa kasong ito ay nakasalalay sa komposisyon ng paunang pinaghalong, at ang lokal na komposisyon ay hindi pareho. Mayroong dalawang uri ng paghihiwalay:

a) Ang mga macro component lamang ng paunang pinaghalong o ang mga produkto ng kanilang pakikipag-ugnayan ay pumapasok sa dami ng mga particle ng sediment sa panahon ng kanilang paglaki, habang ang microcomponent ay itinutulak sa tabi ng lumalaking mga particle, na nag-iipon malapit sa hangganan ng bahagi (episegregation). Ang ganitong uri ay nauugnay sa pagkuha ng mga impurities sa pamamagitan ng ibabaw ng lumalagong mga particle ng sediment;

b) ang microcomponent ay naisalokal sa karamihan ng solid phase (endosegregation), malapit sa dislocations (dislocation endosegregation), sa intergranular boundaries (intercrystalline endosegregation), o matatagpuan sa loob ng mga nakahiwalay na inklusyon ng uterine medium (occlusive endosegregation).

Sa coprecipitation na kinasasangkutan ng ilang solid phase, ang isang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng coprecipitation na kinasasangkutan ng separable at inseparable solid phases.

Kung ang proseso ng coprecipitation ay nangyayari lamang sa ibabaw ng solid phase, o din sa loob nito, kung gayon ang dalawang uri ng coprecipitation ay nakikilala:

adsorption - pag-aalis ng mga impurities sa ibabaw ng mga particle;

occlusion - ang pagdeposito ng isang karumihan sa loob ng mga pangunahing particle sa pamamagitan ng anumang posibleng mekanismo.

Ang coprecipitation phenomenon ay malawakang ginagamit sa analytical chemistry bilang isang simple at mabisang paraan pag-extract ng mga trace elements mula sa mga highly dilute na solusyon kung saan hindi nakakamit ang precipitate solubility product.

Konklusyon

Ang mga paraan ng paghihiwalay at konsentrasyon ay ginagamit upang ituring bilang isang bagay na umaakma sa analytical chemistry, nagpapalawak ng mga kakayahan nito, ngunit hindi bilang pangunahing pangunahing bahagi nito. Sa kabilang banda, tulad ng nabanggit na sa pagpapakilala, ang isa sa dalawang pangunahing direksyon sa pagbuo ng analytical chemistry ay isang priori na nakatuon sa isang limitadong kumbinasyon ng mga pamamaraan para sa paghihiwalay at pagtukoy ng mga sangkap sa mga bagay ng pagsusuri.

Bibliograpiya

1.Moskvin L.N., Tsaritsina L.G. Mga pamamaraan ng paghihiwalay at konsentrasyon sa analytical chemistry. - L., "Chemistry", 1991. - 256s.

2.Skorokhod O.R. Pagsusuri ng kemikal: Mga Batayan ng mga pamamaraan ng konsentrasyon at paghihiwalay ng mga sangkap. - Mn., "Publishing House ng BSU", 1980. - 272p.

.Posypayko V.I. at iba pa.Mga paraan ng pagsusuri sa kemikal: Uchebn. allowance para sa chemical technologist. mga unibersidad / Posypaiko V.I., Kozyreva N.A., Logacheva Yu.P. - M., “Mas mataas. paaralan", 1989. - 448s.

Mga katulad na gawa sa - Mga paraan ng paghihiwalay at konsentrasyon sa pagsusuri ng mga elemento

Ipadala ang iyong mabuting gawa sa base ng kaalaman ay simple. Gamitin ang form sa ibaba

Ang mga mag-aaral, nagtapos na mga estudyante, mga batang siyentipiko na gumagamit ng base ng kaalaman sa kanilang pag-aaral at trabaho ay lubos na magpapasalamat sa iyo.

1. Mga paraan ng paghihiwalay at konsentrasyon

Pangkalahatang impormasyon tungkol sa paghihiwalay at konsentrasyon

Ang paghihiwalay ay isang operasyon na nagpapahintulot sa iyo na paghiwalayin ang mga bahagi ng sample mula sa isa't isa.

Ito ay ginagamit kung ang ilang mga bahagi ng sample ay nakakasagabal sa pagpapasiya o pagtuklas ng iba, iyon ay, kapag ang pamamaraan ng pagsusuri ay hindi sapat na pumipili at kinakailangan upang maiwasan ang superposisyon ng mga analytical signal. Sa kasong ito, ang mga konsentrasyon ng mga pinaghiwalay na sangkap ay karaniwang malapit.

Ang konsentrasyon ay isang operasyon na nagpapahintulot sa pagtaas ng konsentrasyon ng isang microcomponent na may kaugnayan sa mga pangunahing bahagi ng sample (matrix).

Ginagamit ito kung ang konsentrasyon ng microcomponent ay mas mababa sa limitasyon ng pagtuklas na Cmin, ibig sabihin, kapag ang paraan ng pagsusuri ay hindi sapat na sensitibo. Kasabay nito, ang mga konsentrasyon ng mga sangkap ay naiiba nang malaki. Kadalasan ang konsentrasyon ay pinagsama sa paghihiwalay.

Mga uri ng konsentrasyon.

1. Absolute: ang microcomponent ay inililipat mula sa malaking volume o malaking masa ng sample (Vpr o mpr) sa mas maliit na volume o mas maliit na masa ng concentrate (Vcont o mconc). Bilang resulta, ang konsentrasyon ng microcomponent ay tumataas ng n beses:

kung saan ang n ay ang antas ng konsentrasyon.

Kung mas maliit ang volume ng concentrate, mas malaki ang antas ng konsentrasyon. Halimbawa, ang 50 mg ng cation exchanger ay sumisipsip ng germanium mula sa 20 litro ng gripo ng tubig, pagkatapos ay ang germanium ay na-desorbed ng 5 ml ng acid. Samakatuwid, ang antas ng konsentrasyon ng germanium ay:

2. Kamag-anak (enrichment): ang micro-component ay pinaghihiwalay mula sa macro-component upang ang ratio ng kanilang mga konsentrasyon ay tumaas. Halimbawa, sa paunang sample, ang ratio ng mga konsentrasyon ng micro- at macro-components ay 1: 1000, at pagkatapos ng pagpapayaman - 1: 10. Karaniwan itong nakamit sa pamamagitan ng bahagyang pag-alis ng matrix.

Ang paghihiwalay at konsentrasyon ay magkapareho; ang parehong mga pamamaraan ay ginagamit para sa mga layuning ito. Ang mga ito ay napaka-iba-iba. Susunod, isasaalang-alang natin ang mga paraan ng paghihiwalay at konsentrasyon na mayroon pinakamataas na halaga sa analytical chemistry.

Pag-uuri ng mga paraan ng paghihiwalay at konsentrasyon

Mayroong maraming mga klasipikasyon ng mga paraan ng paghihiwalay at konsentrasyon batay sa iba't ibang mga katangian. Isaalang-alang natin ang pinakamahalaga sa kanila.

1. Ang pag-uuri ayon sa likas na katangian ng proseso ay ibinibigay sa fig.

kanin. 1 Pag-uuri ng mga paraan ng paghihiwalay ayon sa likas na katangian ng proseso

Ang mga pamamaraan ng kemikal ng paghihiwalay at konsentrasyon ay batay sa paglitaw ng isang kemikal na reaksyon, na sinamahan ng pag-ulan ng produkto, ebolusyon ng gas. Halimbawa, sa organic analysis, ang pangunahing paraan ng preconcentration ay distillation: sa panahon ng thermal decomposition, ang matrix ay distilled off sa anyo ng CO2, H2O, N2, at ang mga metal ay maaaring matukoy sa natitirang abo.

Ang mga pamamaraan ng physicochemical ng paghihiwalay at konsentrasyon ay kadalasang batay sa pumipili na pamamahagi ng isang sangkap sa pagitan ng dalawang yugto. Halimbawa, sa industriya ng petrochemical, ang chromatography ang pinakamahalaga.

Ang mga pisikal na paraan ng paghihiwalay at konsentrasyon ay kadalasang batay sa isang pagbabago sa estado ng pagsasama-sama ng isang sangkap.

2. Pag-uuri ayon sa pisikal na katangian ng dalawang yugto. Ang pamamahagi ng isang sangkap ay maaaring isagawa sa pagitan ng mga phase na nasa pareho o magkaibang estado ng pagsasama-sama: gaseous (G), likido (L), solid (S). Alinsunod dito, ang mga sumusunod na pamamaraan ay nakikilala (Fig.).

kanin. 2 Pag-uuri ng mga paraan ng paghihiwalay ayon sa likas na katangian ng mga yugto

Sa analytical chemistry, ang mga paraan ng paghihiwalay at konsentrasyon, na batay sa pamamahagi ng isang sangkap sa pagitan ng likido at solidong mga phase, ay natagpuan ang pinakamalaking kahalagahan.

3. Pag-uuri ayon sa bilang ng mga elementarya na kilos (hakbang).

§ Mga pamamaraan na may isang yugto - batay sa isang solong pamamahagi ng isang sangkap sa pagitan ng dalawang yugto. Ang paghihiwalay ay nagaganap sa ilalim ng mga static na kondisyon.

§ Multi-stage na pamamaraan - batay sa maramihang pamamahagi ng isang substance sa pagitan ng dalawang phase. Mayroong dalawang grupo ng mga multistage na pamamaraan:

– na may pag-uulit ng isang proseso ng pamamahagi (halimbawa, muling pagkuha). Ang paghihiwalay ay nagaganap sa ilalim ng mga static na kondisyon;

- mga pamamaraan batay sa paggalaw ng isang yugto na nauugnay sa isa pa (halimbawa, chromatography). Ang paghihiwalay ay nagaganap sa ilalim ng mga dynamic na kondisyon

3. Pag-uuri ayon sa uri ng ekwilibriyo (Fig.).

kanin. 3 Pag-uuri ng mga paraan ng paghihiwalay ayon sa uri ng ekwilibriyo

Ang mga pamamaraan ng paghihiwalay ng thermodynamic ay batay sa pagkakaiba sa pag-uugali ng mga sangkap sa isang estado ng balanse. Ang mga ito ay ang pinakamalaking kahalagahan sa analytical chemistry.

Ang mga pamamaraan ng kinetic separation ay batay sa pagkakaiba sa pag-uugali ng mga sangkap sa panahon ng proseso na humahantong sa isang estado ng balanse. Halimbawa, sa mga pag-aaral ng biochemical, ang electrophoresis ang pinakamahalaga. Ang iba pang mga kinetic na pamamaraan ay ginagamit upang paghiwalayin ang mga particle ng mga colloidal na solusyon at mga solusyon ng macromolecular compound. Sa analytical chemistry, ang mga pamamaraang ito ay hindi gaanong ginagamit.

Ang mga pamamaraan ng Chromatographic ay batay sa parehong thermodynamic at kinetic equilibrium. Malaki ang kahalagahan ng mga ito sa analytical chemistry, dahil pinapayagan nila ang paghihiwalay at sabay-sabay na qualitative at quantitative analysis ng multicomponent mixtures.

Ang pagkuha bilang isang paraan ng paghihiwalay at konsentrasyon

Ang pagkuha ay isang paraan ng paghihiwalay at konsentrasyon batay sa pamamahagi ng isang sangkap sa pagitan ng dalawang hindi mapaghalo na mga phase ng likido (madalas na may tubig at organiko).

Para sa layunin ng paghihiwalay ng pagkuha, ang mga kondisyon ay nilikha upang ang isang bahagi ay ganap na pumasa sa organic na bahagi, at ang isa ay nananatili sa may tubig na bahagi. Ang mga phase ay pagkatapos ay pinaghihiwalay gamit ang isang separating funnel.

Para sa layunin ng ganap na konsentrasyon, ang sangkap ay inililipat mula sa isang mas malaking dami ng may tubig na solusyon sa isang mas maliit na dami ng organikong bahagi, bilang isang resulta kung saan ang konsentrasyon ng sangkap sa organikong katas ay tumataas.

Para sa layunin ng kamag-anak na konsentrasyon, ang mga naturang kondisyon ay nilikha upang ang microcomponent ay pumasa sa organic na bahagi, at ang karamihan sa macrocomponent ay nananatili sa may tubig na bahagi. Bilang resulta, ang ratio ng mga konsentrasyon ng micro- at macro-component sa organic extract ay tumataas pabor sa micro-component.

Mga kalamangan ng pagkuha:

§ mataas na selectivity;

§ kadalian ng pagpapatupad (isang separating funnel lamang ang kailangan);

§ mababang lakas ng paggawa;

§ bilis (3-5 min);

§ ang pagkuha ay napakahusay na pinagsama sa mga pamamaraan ng kasunod na pagpapasiya, na nagreresulta sa isang bilang ng mga mahahalagang hybrid na pamamaraan (pagkuha-photometric, pagkuha-spectral, atbp.).

Coprecipitation bilang isang paraan ng paghihiwalay at konsentrasyon

Ang co-precipitation ay ang pagkuha ng isang microcomponent ng isang sediment-collector sa panahon ng pagbuo nito, at ang microcomponent ay pumasa sa isang precipitate mula sa isang unsaturated solution (PS< ПР).

Ang mga di-organikong at organikong hindi natutunaw na mga compound na may nabuong ibabaw ay ginagamit bilang mga kolektor. Ang paghihiwalay ng phase ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagsasala.

Ang coprecipitation ay ginagamit upang:

§ konsentrasyon ng mga impurities bilang isang napaka-epektibo at isa sa mga pinakamahalagang pamamaraan, na nagpapahintulot sa pagtaas ng konsentrasyon ng 10-20,000 beses;

§ paghihiwalay ng mga impurities (mas madalas).

Sorption bilang isang paraan ng paghihiwalay at konsentrasyon

Ang sorption ay ang pagsipsip ng mga gas o dissolved substance sa pamamagitan ng solid o liquid sorbents.

Ang mga aktibong carbon, Al2O3, silica, zeolite, cellulose, natural at sintetikong sorbents na may mga ionic at chelating group ay ginagamit bilang mga sorbents.

Ang pagsipsip ng mga sangkap ay maaaring mangyari sa ibabaw ng bahagi (adsorption) o sa dami ng bahagi (absorption). Sa analytical chemistry, ang adsorption ay kadalasang ginagamit sa:

§ paghihiwalay ng mga sangkap, kung ang mga kondisyon para sa piling pagsipsip ay nilikha;

§ konsentrasyon (mas madalas).

Bilang karagdagan, ang sorption sa ilalim ng mga dynamic na kondisyon ay ang batayan ng pinakamahalagang paraan ng paghihiwalay at pagsusuri - chromatography.

Pagpapalit ng ion

Ang palitan ng ion ay isang nababaligtad na proseso ng stoichiometric na nangyayari sa interface sa pagitan ng ion exchanger at ng electrolyte solution.

Ang mga ionites ay mga polyelectrolyte na may mataas na timbang sa molekula iba't ibang istraktura at komposisyon. konsentrasyon ng kemikal na sorption gas

Ang pangunahing katangian ng mga palitan ng ion ay ang pagsipsip ng mga cation o anion mula sa isang solusyon, habang naglalabas ng katumbas na bilang ng mga ion ng parehong sign ng singil sa solusyon.

Ang proseso ng pagpapalitan ng ion ay inilalarawan ng batas ng mass action:

kung saan ang A at B ay mga ion sa solusyon, at mga ion sa bahagi ng ion exchanger.

Ang ekwilibriyong ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pare-parehong palitan (K):

kung saan ang a ay ang aktibidad ng mga ion.

Kung K > 1, kung gayon ang ion B ay may higit na pagkakaugnay para sa ion exchanger; kung si K< 1, то ион А обладает бульшим сродством к иониту; если же К? 1, то оба иона одинаково сорбируются ионитом.

Ang mga sumusunod na salik ay nakakaimpluwensya sa kurso ng pagpapalitan ng ion:

1) ang likas na katangian ng ionite;

2) ang likas na katangian ng ion: mas malaki ang ratio ng singil ng ion sa radius ng hydrated ion (z/r), mas malaki ang affinity para sa ion exchanger;

3) mga katangian ng solusyon:

§ halaga ng pH (tingnan ang mga sumusunod na seksyon);

§ konsentrasyon ng ion: mula sa mga dilute na solusyon, ang ion exchanger ay sumisipsip ng mga ion na may mas malaking singil, at mula sa mga puro - na may mas maliit;

§ lakas ng ionic ng solusyon: ang mas maliit na m, ang mas mahusay na mga ions ay sorbed.

Mga uri ng ion exchanger

Mayroong iba't ibang uri ng mga ion exchanger. Ang mga ito ay inuri ayon sa kanilang pinagmulan at ayon sa tanda ng singil ng mga ipinagpapalit na ion.

Mayroong dalawang pangkat batay sa pinagmulan.
mga palitan ng ion:

1. Mga natural na ion exchanger:

§ inorganic (clays, zeolites, apatite);

§ organiko (cellulose).

2. Mga sintetikong ion exchanger:

§ inorganic (permutites);

§ organiko (mataas na molecular weight na materyales).

Sa analytical chemistry, kadalasang ginagamit ang mga synthetic na organic ion exchanger.

Depende sa tanda ng singil ng mga ipinagpapalit na ion, ang mga palitan ng ion ay tinatawag na mga sumusunod:

1. Cation exchangers - exchange cations, naglalaman ng mga acid group:

§ -SO3H (malakas na acidic cation exchangers, ang pagpapalitan ay nangyayari sa isang malawak na hanay ng mga halaga ng pH);

§ -PO3H2 (mga medium acid cation exchangers, ang palitan ay nangyayari sa pH > 4);

§ -COOH, -OH (mahinang acidic cation exchangers, ang palitan ay nangyayari sa pH > 5).

2. Anion exchangers - exchange anion, naglalaman ng mga pangunahing grupo:

§ Quaternary alkylammonium group (highly basic anion exchangers, exchange ay nangyayari sa isang malawak na hanay ng mga pH value);

§ mga grupo ng amino at imino, (mga medium at low base anion exchanger, ang pagpapalitan ay nangyayari sa pH< 8-9).

3. Ampholytes - palitan ng parehong mga kasyon at anion, depende sa mga kondisyon. Mayroon silang parehong uri ng mga grupo - acidic at basic.

Ang istraktura ng mga sintetikong organic ion exchanger. Mga reaksyon ng pagpapalitan ng ion

Ang mga sintetikong organic ion exchanger ay may tatlong-dimensional na istraktura ng chain. Binubuo ang mga ito ng isang mataas na molecular weight (HM) matrix kung saan ang mga ionogenic na grupo ay naayos.

Halimbawa, para sa isang mataas na pangunahing anion exchange resin sa chloride form na R-N(CH3)3Cl

Ang komposisyon ng ion exchanger

hindi kumikibo HM ion	mobile NM ion
	nakapirming ion	counterion
	pangkat ng ionogenic

Ang matrix ay karaniwang isang copolymer ng styrene at divinylbenzene (DVB), na isang crosslinking agent: bawat isa sa mga molekula nito, tulad ng isang tulay, ay nag-uugnay sa 2 katabing linear chain ng polystyrene.

Ang mga mobile low molecular weight (LM) ions, na bahagi ng mga ionogenic group, ay lumalahok sa palitan ng ion.

Halimbawa, ang isang cation exchange reaction na kinasasangkutan ng isang malakas na acidic na cation exchanger sa hydrogen form ay nakasulat tulad ng sumusunod:

at ang reaksyon ng pagpapalitan ng anion na kinasasangkutan ng isang mataas na pangunahing anion exchange resin sa anyong klorido

Mga pangunahing katangiang pisikal at kemikal ng mga palitan ng ion

Ang mga ionite bilang mga materyales ay may maraming katangiang physicochemical at physicomechanical. Sa mga ito, para sa isang analytical chemist, ang tatlong pangunahing pisikal at kemikal na katangian ay pinakamahalaga - kahalumigmigan, pamamaga at kapasidad ng palitan.

Ang kahalumigmigan (W, %) ay nagpapakilala sa kakayahan ng ion exchanger na sumipsip ng kahalumigmigan mula sa hangin. Maaari itong kalkulahin batay sa pang-eksperimentong data:

kung saan ang mo at m ay ang masa ng ionite bago at pagkatapos matuyo.

Karaniwan, ang halumigmig ng mga exchanger ng ion ay nasa hanay na 10-15%.

Ang pamamaga ay nagpapakilala sa antas ng pagpapalawak ng dagta sa pakikipag-ugnay sa tubig o iba pang solvent. Ang halaga ng pamamaga ay depende sa antas ng crosslinking ng mataas na molecular weight matrix ng ion exchanger (% DVB). Dahil sa pamamaga, mabilis na nagpapatuloy ang pagpapalitan ng ion. Ang dahilan ng pamamaga ay ang pagkakaroon ng mga polar ionogenic group na may kakayahang hydration o solvation. Ang exchange capacity (EC) ay ang pinakamahalagang quantitative na katangian ng ion exchanger. Ito ay nagpapakilala sa kakayahan ng ionite sa pagpapalitan ng ion. Ang kabuuang exchange capacity (POE) ng isang ibinigay na ion exchanger ay isang pare-parehong halaga at tinutukoy ng bilang ng mga fixed ions sa ion exchanger matrix. Depende ito sa mga sumusunod na kadahilanan: ang likas na katangian ng ion exchanger;

§ halaga ng pH ng solusyon;

§ mga kondisyon ng kahulugan (static o dynamic);

§ ang likas na katangian ng ipinagpapalit na ion;

§ radius ng ion (epekto ng salaan).

Ang kapasidad ng pagpapalit ng masa ay nagpapakita kung gaano karaming mga millimoles ng katumbas ng ion - n(1/z ion) - ang maaaring magpalitan ng 1 gramo ng dry ion exchanger. Ito ay kinakalkula ng formula:

Ipinapakita ng volumetric exchange capacity kung gaano karaming millimoles ng mga katumbas ng ion - n(1/z ion) - ang makakapagpalit ng 1 milliliter ng namamagang ion exchanger. Ito ay kinakalkula ng formula:

Depende sa mga kondisyon ng pagpapasiya, ang static (SOE) at dynamic (DOE) exchange capacity ay nakikilala, at SOE? DOE.

Mga uri ng dynamic exchange capacity:

§ bago ang pambihirang tagumpay ng absorbed ion, o working (DOE), ay nagpapakita kung gaano karaming mga ion ang maaaring makuha ng ion exchanger bago sila lumitaw sa eluate (breakthrough);

§ kabuuan (PDOE) - nagpapakita kung gaano karaming mga ion ang maaaring makuha ng isang ion exchanger hanggang sa sandali ng kumpletong saturation ng mga ionogenic na grupo sa ilalim ng mga ibinigay na kondisyon.

Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga halaga ng DOE at PDOE ay ipinapakita sa figure:

Naka-host sa http://www.allbest.ru/

kanin. 4 Kabuuang dynamic exchange capacity (PDEC) at breakthrough capacity (DOE)

Application ng ion exchangers sa analytical chemistry

Ang mga Ion exchanger ay ginagamit upang malutas ang mga sumusunod na problema ng analytical practice.

§ Paghihiwalay ng mga sangkap. Ion exchange ay maginhawa at mabisang paraan paghihiwalay ng mga sangkap. Halimbawa, sa tulong nito posible na paghiwalayin kahit ang mga naturang elemento na may katulad na mga katangian ng kemikal bilang lanthanides.

§ Konsentrasyon ng mga sangkap. Una, ang isang malaking dami ng dilute solution ay dumaan sa column ng ion exchanger. Pagkatapos nito, ang mga sorbed ions ay hugasan sa labas ng haligi na may isang minimum na halaga ng isang angkop na eluent.

§ Kahulugan ng "hindi komportable" na mga kasyon at anion. Madalas na kinakailangan upang pag-aralan ang nilalaman ng tinatawag na "hindi komportable" na mga ion. Ang mga naturang ion ay walang mga katangiang kemikal-analytical na magpapadali sa pagtukoy sa mga ito gamit ang mga kemikal o instrumental na pamamaraan ng pagsusuri. Sa mga cation, kabilang dito ang mga alkali metal ions (Na +, K +, atbp.), Ng mga anion -, atbp. Ang kahulugan ng "inconvenient" na mga cation ay batay sa paunang pagpasa ng sample sa pamamagitan ng isang column na may cation exchanger sa hydrogen form at kasunod na titration na may alkali:

Ang kahulugan ng "inconvenient" na mga anion ay batay sa paunang pagpasa ng sample sa pamamagitan ng isang column na may anion exchange resin sa hydroxide form at kasunod na titration ng inilabas na alkali na may acid:

§ Pagkuha ng deionized na tubig. Ang tubig ay ipinapasa nang sunud-sunod sa pamamagitan ng isang column na may cation exchanger sa hydrogen form, pagkatapos ay sa pamamagitan ng isang column na may anion exchanger sa hydroxide form. Bilang isang resulta, ang lahat ng mga cation at anion ay pinananatili ng mga exchanger ng ion at ang tubig na walang ion ay nakuha.

Chromatographic na pamamaraan ng pagsusuri

Ang chromatographic na paraan ng pagsusuri ay unang ginamit ng Russian botanist na si M. S. Tsvet para sa pagsusuri ng chlorophyll. Ang pangalan ng pamamaraan ay nagmula sa salitang Griyego na "chromatos" - kulay, bagaman pinapayagan ka ng pamamaraan na paghiwalayin ang anuman, kabilang ang mga uncolored compound.

Sa kasalukuyan, ang chromatography ay isa sa mga pinaka-promising na paraan ng pagsusuri. Ito ay malawakang ginagamit sa iba't ibang industriya at siyentipikong pananaliksik para sa pagsusuri ng mga pinaghalong gas, likido at solidong sangkap.

Sa industriya ng petrochemical at natural gas, 90% ng lahat ng pagsusuring ginawa ang chromatography. Ginagamit ang gas chromatography sa biology at medisina, teknolohiya sa pagproseso ng kahoy, kimika ng kahoy at industriya ng pagkain at iba pang larangan. Humigit-kumulang 30% ng mga pagsusuri para sa pagsubaybay sa estado ng kapaligiran (polusyon sa hangin, pagsusuri Wastewater atbp.) ay ginagampanan ng mga pamamaraan ng gas chromatographic.

Ang kakanyahan ng chromatographic na pamamaraan ng pagsusuri

Ang Chromatography ay isang dynamic na paraan para sa paghihiwalay at pagtukoy ng mga substance, batay sa maramihang distribusyon ng mga bahagi sa pagitan ng dalawang phase - mobile at stationary.

Ang substance ay pumapasok sa sorbent bed kasama ng daloy ng mobile phase. Sa kasong ito, ang sangkap ay sorbed, at pagkatapos, sa pakikipag-ugnay sa mga sariwang bahagi ng mobile phase, ito ay desorbed. Ang paggalaw ng mobile phase ay nangyayari nang tuluy-tuloy, kaya ang sorption at desorption ng substance ay patuloy na nagaganap. Sa kasong ito, ang bahagi ng sangkap ay nasa nakatigil na yugto sa sorbed na estado, at ang bahagi ay nasa mobile phase at gumagalaw kasama nito. Bilang resulta, ang bilis ng sangkap ay lumalabas na mas mababa kaysa sa bilis ng mobile phase. Kung mas malakas na na-sorbed ang isang sangkap, mas mabagal ang paggalaw nito.

Kung ang isang halo ng mga sangkap ay chromatographed, kung gayon ang bilis ng paggalaw ng bawat isa sa kanila ay naiiba dahil sa magkakaibang pagkakaugnay para sa sorbent, bilang isang resulta kung saan ang mga sangkap ay pinaghihiwalay: ang ilang mga sangkap ay naantala sa simula ng landas, ang iba pa. gumalaw pa.

Pag-uuri ng mga chromatographic na pamamaraan ng pagsusuri

Ang mga pamamaraan ng pagsusuri ng kromatograpiko ay magkakaiba na walang iisang pag-uuri para sa kanila. Kadalasan, maraming mga pag-uuri ang ginagamit, na batay sa mga sumusunod na tampok:

§ estado ng aggregation ng mobile at stationary phase;

§ ang mekanismo ng pakikipag-ugnayan ng isang sangkap na may isang sorbent;

§ pamamaraan para sa pagsasagawa ng pagsusuri (paraan ng pagdidisenyo ng proseso);

§ paraan ng chromatography (paraan ng paglipat ng isang sangkap sa pamamagitan ng isang haligi);

§ ang layunin ng chromatography.

Depende sa estado ng pagsasama-sama ng mga phase, ang chromatography ng gas (mobile phase - gas o singaw) at likidong chromatography (mobile phase - likido) ay nakikilala.

Ayon sa mekanismo ng pakikipag-ugnayan ng isang sangkap na may isang sorbent, ang mga sumusunod na uri ng chromatography ay nakikilala: adsorption, pamamahagi, ion-exchange, sedimentation, redox, kumplikadong pagbuo, atbp.

AT dependencies mula sa paraan disenyo proseso makilala kolumnar at planar kromatograpiya. AT kolumnar kromatograpiya proseso paghihiwalay nangunguna sa mga hanay nakumpleto sorbent. planar kromatograpiya kasama ang sa sarili ko dalawa uri: kromatograpiya sa papel at manipis na layer kromatograpiya sa mga plato.

AT dependencies mula sa paraan kromatograpiya makilala ang mga sumusunod mga uri chromatography:

§ maliwanag (pag-unlad) kromatograpiya;

§ preemptive kromatograpiya;

§ pangharap kromatograpiya.

Mas madalas Ang paraan ng pag-unlad ng chromatography ay ginagamit sa lahat. Ito ay namamalagi sa katotohanan na ang isang halo ng mga sangkap ay ipinakilala sa isang tuluy-tuloy na daloy ng mobile phase (eluent), na mas mahusay kaysa sa eluent. Habang gumagalaw ang eluent sa column na may mga sorbed substance, gumagalaw sila kasama ang sorbent layer sa iba't ibang bilis at, sa wakas, iiwan ito bilang hiwalay na mga zone na pinaghihiwalay ng eluent.

Ayon sa layunin ng proseso ng chromatographic, mayroong: analytical chromatography - isang independiyenteng paraan ng paghihiwalay, qualitative at quantitative analysis ng mga substance; preparative chromatography upang ihiwalay ang mga purong sangkap mula sa isang timpla.

Gas chromatography

Ang pamamaraan ng gas chromatography ay naging pinakalaganap, dahil ang teorya at instrumento ay pinaka-ganap na binuo para dito.

Ang gas chromatography ay isang hybrid na paraan na nagbibigay-daan sa sabay-sabay na paghihiwalay at pagtukoy ng mga bahagi ng pinaghalong.

Bilang mobile phase (carrier gas), ginagamit ang mga gas, ang kanilang mga mixture o compound, na nasa gaseous o vaporous state sa ilalim ng mga kondisyon ng paghihiwalay.

Ang mga solid sorbents (gas-adsorption chromatography) o isang likido na idineposito sa isang manipis na layer sa ibabaw ng isang inert carrier (gas-liquid chromatography) ay ginagamit bilang ang nakatigil na yugto.

Mga kalamangan ng analytical gas chromatography:

§ posibilidad ng pagkakakilanlan at dami ng pagpapasiya ng mga indibidwal na bahagi ng mga kumplikadong mixtures;

§ mataas na kahulugan ng paghihiwalay at pagpapahayag;

§ Posibilidad ng pananaliksik ng microprobes at awtomatikong pag-record ng mga resulta;

§ ang kakayahang pag-aralan ang isang malawak na hanay ng mga bagay - mula sa mga magaan na gas hanggang sa mga high-molecular na organikong compound;

Pangunahing teoretikal na diskarte

Ang gawain ng teorya ng chromatography ay ang magtatag ng mga batas ng paggalaw at paglabo ng mga chromatographic zone. Kadalasan, ang mga sumusunod na diskarte ay ginagamit para dito:

§ teorya ng theoretical plates;

§ teoryang kinetiko.

Ang teorya ng teoretikal na mga plato ay batay sa palagay na ang haligi ay nahahati sa maliliit na seksyon - mga plato. Ang mga ito ay makitid na mga layer ng haligi, kung saan ang balanse ng pamamahagi ng sangkap sa pagitan ng mga mobile at nakatigil na phase ay itinatag.

Iniuugnay ng kinetic theory ang separation efficiency sa diffusion ng substance sa column dahil sa paggalaw ng carrier gas flow. Kapag gumagalaw sa kahabaan ng column, ang substance ay nasa mobile phase o sa nakatigil, ibig sabihin, ang proseso ng chromatography ay may stepwise na character. Ang oras na ginugol ng substance sa parehong mga phase ay tumutukoy sa rate ng paggalaw nito sa pamamagitan ng column.

Mga parameter ng chromatographic peak

kanin. 5 Chromatogram ng pinaghalong tatlong sangkap

1. Ang retention time (tR) ay ang oras mula sa sandaling nai-inject ang test sample hanggang sa sandaling naitala ang pinakamataas na chromatographic peak. Ito ay nakasalalay sa likas na katangian ng sangkap at isang katangian ng husay.

2. Taas (h) o lugar (S) ng tuktok

S \u003d S h h. (apat)

Ang taas at lugar ng rurok ay nakasalalay sa dami ng sangkap at mga quantitative na katangian.

Ang oras ng pagpapanatili ay binubuo ng dalawang bahagi - ang oras ng paninirahan ng mga sangkap sa mobile phase (tm) at ang oras ng paninirahan sa nakatigil na yugto (ts):

Schematic diagram ng isang gas chromatograph at ang layunin ng mga pangunahing bahagi

Ginagawang posible ng sample injection device 3 na ipasok ang isang tiyak na halaga ng pinag-aralan na timpla sa estado ng gas sa carrier gas stream kaagad bago ang column. May kasama itong evaporator at dosing device.

Ang daloy ng carrier gas ay nagpapakilala sa nasuri na sample sa column 5, kung saan ang pinaghalong pinaghihiwalay sa mga indibidwal na bahagi nito.

kanin. 6 Block diagram ng isang gas chromatograph: 1 - isang silindro na may carrier gas; 2 - yunit ng paghahanda ng gas; 3 - aparato para sa sample na iniksyon; 4 - termostat; 5 - chromatographic column; 6 - detektor; 7 - amplifier; 8 - rehistro

Ang huli, na hinaluan ng carrier gas, ay ipinapasok sa detector 6, na nagko-convert ng kaukulang mga pagbabago sa pisikal o physico-chemical na katangian ng component-carrier mixture kumpara sa purong carrier gas sa isang electrical signal. Ang detector na may naaangkop na power supply ay bumubuo sa detection system.

Ang mga kinakailangang kondisyon ng temperatura ng evaporator, column at detector ay nakakamit sa pamamagitan ng paglalagay sa kanila sa naaangkop na mga thermostat 4 na kinokontrol ng temperature controller. Kung kinakailangan upang taasan ang temperatura ng haligi sa panahon ng pagsusuri, gamitin ang programmer ng temperatura. Ang mga thermostat at isang temperature controller na may programmer ay bumubuo ng isang temperature control system, na kinabibilangan din ng isang temperature measurement device.

Ang signal ng detector na na-convert ng amplifier 7 ay naitala sa anyo ng isang chromatogram ng recorder 8.

Kadalasan, ang isang electronic integrator o data processing computer ay kasama sa circuit.

Mga kondisyon para sa pagsusuri ng chromatographic

Kapag nagsasagawa ng pagsusuri ng chromatographic, kinakailangang piliin ang pinakamainam na kondisyon para sa paghihiwalay ng mga nasuri na bahagi. Bilang isang tuntunin, ang kanilang pagpapasiya ay ginagabayan ng data ng panitikan. Batay sa mga ito, eksperimento na piliin ang:

§ nakatigil na bahagi sa gas-likido o adsorbent sa gas-adsorption chromatography;

§ solid inert carrier sa gas-liquid chromatography;

§ tagadala ng gasolina;

§ pagkonsumo ng carrier gas;

§ dami ng sample;

§ temperatura ng haligi.

Qualitative Analysis

Ang mga pangunahing pamamaraan para sa pagkilala sa mga sangkap:

1. Paraan ng label

Ang unang bersyon ng pamamaraan ay batay sa katotohanan na, sa ilalim ng parehong mga kondisyon, ang mga oras ng pagpapanatili ng sanggunian (label) at nasuri na mga sangkap ay eksperimento na tinutukoy at inihambing. Ang pagkakapantay-pantay ng mga parameter ng pagpapanatili ay ginagawang posible upang matukoy ang sangkap.

Ang pangalawang variant ng pamamaraan ng label ay ang isang reference na bahagi (label) ay ipinakilala sa pinag-aralan na pinaghalong, ang presensya nito ay inaasahan sa pinaghalong. Ang pagtaas sa taas ng kaukulang peak kumpara sa taas ng peak bago ang pagdaragdag ng additive ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng tambalang ito sa pinaghalong.

2. Paggamit ng mga halaga ng panitikan ng mga parameter ng pagpapanatili.

Pagsusuri ng Dami

Ang quantitative analysis ay batay sa dependence ng peak area sa dami ng substance (sa ilang mga kaso, ang peak height ay ginagamit).

Mayroong iba't ibang mga paraan upang matukoy ang lugar ng mga taluktok:

§ ayon sa formula, bilang lugar ng isang tatsulok;

§ gamit ang isang planimeter;

§ pagtimbang ng mga cut peak (ang mga taluktok sa chromatogram ay kinopya sa homogenous na papel, gupitin at tinimbang);

§ sa tulong ng isang electronic integrator;

§ sa tulong ng isang computer.

Ang katumpakan ng quantitative chromatographic analysis ay higit na natutukoy sa pamamagitan ng pagpili ng pinaka-makatwirang paraan para sa pagkalkula ng konsentrasyon ng mga sangkap. Ang mga pangunahing pamamaraan ay:

§ paraan ng ganap na pagkakalibrate,

§ panloob na paraan ng normalisasyon,

§ panloob na pamantayang pamamaraan.

Ganap na Paraan ng Pag-calibrate

Ang kakanyahan ng pamamaraan ay namamalagi sa katotohanan na ang mga kilalang halaga ng isang karaniwang sangkap ay ipinakilala sa chromatographic column at ang mga peak area ay tinutukoy.

Batay sa data na nakuha, ang isang calibration graph ay binuo. Pagkatapos ang pinag-aralan na timpla ay chromatographed at ang nilalaman ng sangkap na ito ay tinutukoy ayon sa iskedyul.

Upang kalkulahin ang mga coefficient na ito, ang mga peak area ng hindi bababa sa 10 standard mixtures na may iba't ibang nilalaman ng ibinigay na substance i ay tinutukoy. Pagkatapos ay gamitin ang formula.

ki \u003d uchi q / (S 100),

kung saan ang ki ay ang absolute correction factor ng i-th substance; ui - ang nilalaman ng i-th na bahagi sa karaniwang pinaghalong (%); S - peak area;

q - laki ng sample (volume, cm3 - para sa mga gas, µl - para sa mga likido, o masa, µg - para sa mga likido at solido).

Ang mga coefficient kaya nakuha ay average. Pagkatapos ay sinusuri ang pinaghalong pagsubok at ang resulta ay kinakalkula ng formula

ui = ki S 100/q.

Ang paraan ng ganap na pagkakalibrate ay medyo simple, ngunit ang mga kinakailangang kondisyon para sa aplikasyon nito ay ang katumpakan at muling paggawa ng sample dosing, mahigpit na pagsunod sa pare-pareho ng mga parameter ng chromatography mode kapag nag-calibrate ng instrumento at kapag tinutukoy ang nilalaman ng chromatographed substance. .

Ang pamamaraan ng ganap na pagkakalibrate ay lalo na malawakang ginagamit sa pagtukoy ng isa o higit pang mga bahagi ng isang halo, lalo na, kapag gumagamit ng isang chromatograph upang makontrol ang mode ng teknolohikal na proseso sa pamamagitan ng nilalaman ng isa o isang maliit na bilang ng mga sangkap sa mga produkto. . Ang pamamaraang ito ay ang pangunahing isa sa pagpapasiya ng mga microimpurities.

Kamag-anak na mga kadahilanan sa pagwawasto

Dahil sa mababang katumpakan ng sample dosing, isang bilang ng mga pamamaraan ang binuo kung saan ang sample na halaga ay hindi ginagamit sa mga kalkulasyon. Ang mga pamamaraang ito ay gumagamit ng mga relatibong salik sa pagwawasto. Isinasaalang-alang nila ang mga pagkakaiba sa sensitivity ng detector na ginamit sa mga bahagi ng nasuri na sample at kaunti lamang ang nakasalalay sa mga parameter ng proseso. Ang mga ito ay natagpuan dati para sa bawat bahagi ng sample.

Upang matukoy ang mga kamag-anak na pagwawasto (calibration) coefficients, isang serye ng mga binary mixtures ng kilalang komposisyon ay inihanda at, ayon sa nakuha na chromatograms, isang pagkalkula ay isinasagawa ayon sa formula

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

Maaari ding gamitin ang mga calibration mixture higit pa mga sangkap, gayunpaman, ang katumpakan ng pagpapasiya ay maaaring bumaba.

Ang mga kamag-anak na kadahilanan sa pagwawasto ay ginagamit sa mga pamamaraan ng panloob na normalisasyon, panloob na pamantayan, atbp.

Panloob na paraan ng normalisasyon

Ang kakanyahan ng pamamaraan ay namamalagi sa katotohanan na ang kabuuan ng mga rurok na lugar ng lahat ng mga bahagi ng pinaghalong ay kinuha bilang 100%.

Ang isang kinakailangang kondisyon para sa aplikasyon ng pamamaraan ay ang pagpaparehistro ng lahat ng mga sangkap (sa chromatogram mayroong mga hiwalay na taluktok ng lahat ng mga bahagi ng pinaghalong).

Ang konsentrasyon ng i-th na bahagi ay kinakalkula ng formula

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

Kapag kinakalkula ang mga salik ng pagwawasto ayon sa formula (4) para sa pamamaraang ito, ang isa sa mga compound na bahagi ng pinaghalong pinag-aaralan ay maaaring mapili bilang pamantayan. Ang calibration factor para sa karaniwang substance ay nakatakda sa 1.

Panloob na pamantayang pamamaraan

Ang kakanyahan ng pamamaraan ay ang isang tiyak na halaga ng isang karaniwang sangkap (comparator substance) ay ipinakilala sa pinag-aralan na timpla.

i = ki Si 100 r/Sst..

kung saan ang ki ay ang relative correction factor ng i-th component, na kinakalkula ng formula (4); Sina Si at Sst. - peak na lugar ng i-th na bahagi at panloob na pamantayan; r ay ang ratio ng masa ng panloob na pamantayan sa masa ng pinag-aralan na pinaghalong (walang pamantayan): r = mst./mmixture.

Mga kinakailangan para sa sangkap na ginamit bilang isang panloob na pamantayan:

§ hindi ito dapat maging bahagi ng pinaghalong pagsubok;

§ dapat itong hindi gumagalaw na may paggalang sa mga bahagi ng pinag-aralan na pinaghalong at ganap na nahahalo sa kanila;

§ Ang tuktok ng pamantayan ay dapat na maayos na nalutas at matatagpuan malapit sa mga taluktok ng mga compound na matutukoy.

Ang panloob na pamantayan ay pinili mula sa isang bilang ng mga compound na katulad sa istraktura at physicochemical properties sa mga bahagi ng pinag-aralan na pinaghalong. Ang mga kamag-anak na kadahilanan ng pagwawasto ng mga bahagi ng pinaghalong ay tinutukoy na may kaugnayan sa panloob na pamantayan.

Ang pamamaraan ay ginagamit pareho kapag ang lahat ng mga bahagi ng pinag-aralan na pinaghalong ay nakarehistro sa chromatogram, at sa kaso ng hindi kumpletong natukoy na mga mixture. Ang pangunahing kahirapan ay nakasalalay sa pagpili at eksaktong dosis ng karaniwang sangkap.

Naka-host sa Allbest.ru

...

Mga Katulad na Dokumento

Pagsusuri ng mga pamamaraan para sa paghihiwalay ng mga sangkap bilang isang hanay ng mga kemikal at pisikal na proseso na katangian ng mga ito at mga pamamaraan para sa kanilang pagpapatupad: pagkuha, lamad, intraphase. Ang co-precipitation ay isang paraan ng pag-concentrate ng mga bakas na halaga ng iba't ibang elemento.

term paper, idinagdag noong 10/16/2011


Pangkalahatang mga diskarte sa synthesis ng mga teknolohikal na mga scheme ng paghihiwalay. Polyvariant na organisasyon ng teknolohikal na proseso ng paghihiwalay. Mga pamamaraan para sa synthesis ng mga teknolohikal na mga scheme ng paghihiwalay. Integral-hypothetical na pamamaraan. mga produkto ng paghihiwalay. Chlorobenzene at dichlorobenzenes.

thesis, idinagdag noong 01/04/2009


Paraan pagsusuri ng husay mga sangkap. Magnetic na paghihiwalay ng iron at sulfur at synthesis ng iron sulfide. Paglutang, pagsasala at pagsingaw ng mga pinaghalong. Ang paggamit ng chromatography bilang isang paraan ng paghihiwalay at paglilinis ng mga sangkap. Pisikal at kemikal na pamamaraan ng pagsusuri.

abstract, idinagdag noong 02/15/2016


Pangkalahatang mga diskarte sa synthesis ng mga teknolohikal na mga scheme ng paghihiwalay. Polyvariant na organisasyon ng teknolohikal na proseso ng paghihiwalay. Pamantayan sa pag-optimize. Mga pamamaraan para sa synthesis ng mga teknolohikal na mga scheme ng paghihiwalay. Mga pamamaraan ng synthesis batay sa mga panuntunang heuristic.

thesis, idinagdag noong 01/04/2009


Physico-chemical na katangian ng cobalt. Mga kumplikadong compound ng zinc. Pag-aaral ng sorption preconcentration ng Co sa pagkakaroon ng zinc mula sa mga solusyon sa chloride sa mga ion exchanger. Ang teknikal na resulta na nakamit sa pagpapatupad ng imbensyon.

abstract, idinagdag noong 10/14/2014


Ang mga substance-immobilized sorbents ay isang bagong klase ng epektibong sorbents. 8-hydroxyquinoline at ang analytical application nito. Chelating sorbents na may 8-hydroxyquinoline group. Pagsisiyasat ng konsentrasyon ng Cu sa anion exchanger AB-17 at ang mga resulta nito.

term paper, idinagdag noong 09/27/2010


Ang paraan ng chromatographic para sa paghihiwalay at pagsusuri ng mga kumplikadong mixture ay natuklasan ng Russian botanist na si M.S. Kulay. Ang Chromatography ay ang paulit-ulit na pag-uulit ng mga pagkilos ng sorption at desorption ng isang substance kapag gumagalaw ito sa daloy ng mobile phase kasama ang nakatigil na sorbent.

term paper, idinagdag noong 03/13/2011


Mga pamamaraan para sa paghihiwalay ng azeotropic at zeotropic mixtures. Azeotropic at heteroazeotropic distillation. Extractive distillation. Mga pamamaraan para sa synthesis ng mga teknolohikal na mga scheme ng paghihiwalay. Ang ilang mga katangian, nakakalason na epekto, paghahanda at paggamit ng mga bahagi.

thesis, idinagdag noong 01/04/2009


Chemical reaction equation gamit ang electron-ion method. Pagpapasiya ng mga potensyal ng ahente ng oxidizing at pagbabawas ng ahente, ang direksyon ng proseso, thermodynamic katangian H,S,G. Electronic formula ng mga elemento sa mga tuntunin ng 2 at 4 na quantum number.

term paper, idinagdag noong 11/25/2009


Ang thermal effect ng isang kemikal na reaksyon o ang pagbabago sa enthalpy ng isang sistema dahil sa isang kemikal na reaksyon. Impluwensiya panlabas na kondisyon sa chemical equilibrium. Impluwensya ng presyon, konsentrasyon at temperatura sa posisyon ng balanse. Mga uri ng mga bono ng kemikal.

Hatiin ang ratio(S) - ang kapalit ng salik ng konsentrasyon:

	q i ,ref q i ,conc		q j , conc		q ako, ref
	q i ,ref q j ,conc		q j ,ref		q ako, conc		K conc

Ang kadahilanan ng paghihiwalay ay katumbas ng ratio ng mga antas ng paghihiwalay (mga antas ng pagkuha) sa concentrate at ang paunang timpla:

S = Rj / Ri .

5.3. Pag-uuri ng mga paraan ng paghihiwalay at konsentrasyon

Ang mga paraan para sa paghihiwalay at pag-concentrate ng mga sangkap ay napakarami at iba-iba. Ang ilan sa mga ito ay mas angkop para sa paghihiwalay (hal., chromatography; tingnan ang Kabanata 6), ang iba ay mas angkop para sa konsentrasyon (hal., sorption concentration, assay melting). Karamihan ay naaangkop para sa parehong paghihiwalay at konsentrasyon.

Ang mga pamamaraan na ginamit upang paghiwalayin ang mga heterogenous at homogenous na mga sistema ay naiiba sa kanilang kakanyahan.

Mga pamamaraan para sa paghihiwalay ng mga heterogenous system. Ang mga pamamaraang ito ay batay sa mga pagkakaiba sa mga pisikal na katangian (densidad, lagkit, singil at masa) ng mga bahagi ng mga sistemang ito, sa kanilang pag-uugali sa mga patlang at media ng iba't ibang kalikasan. Kasama sa pangkat na ito ng mga pamamaraan, halimbawa, distillation, filtration, gel filter- walkie-talkie, sedimentation, centrifugation, flotation, screening, paghihiwalay sa mga likido ng iba't ibang densidad, magnetic separation. Karaniwang ginagamit ang mga ito sa mga yugto ng paunang paghahanda ng sample at paghihiwalay ng mga produktong pangwakas; sila ay karaniwang gumaganap ng isang pansuportang papel. Ang mga pamamaraan na ito ay hindi pinapayagan ang paghihiwalay ng mga mixtures sa mga indibidwal na bahagi. Sa kanilang tulong, mga fraction lamang ang nagkakaiba estado ng pagsasama-sama, komposisyon ng bahagi at antas ng pagpapakalat. Sa mga pamamaraang ito, ang pinakamalawak na ginagamit sa pagsusuri ay ang pagsasala, sedimentation at centrifugation. Ang isang espesyal na lugar ay inookupahan ng lutang.

Pagsala ( filtration) - ang proseso ng paggalaw sa pamamagitan ng isang porous partition (medium) ng isang likido o gas, na sinamahan ng pag-aalis o sedimentation ng mga nasuspinde na solidong particle dito. Ang likido o gas na dumaan sa porous na partition ay tinatawag na filtrate. Ang pagsasala ay nagbibigay-daan para sa konsentrasyon o paghihiwalay ng mga bahagi ng mga suspensyon, ibig sabihin, upang mapataas ang konsentrasyon o magkahiwalay na mga solidong particle dahil sa bahagyang o kumpletong pag-alis ng likido. Ginagamit din ito para sa paglilinaw - paglilinis mula sa maliit na halaga ng mga fine suspension. Ang ultrafiltration ay nagbibigay-daan sa paghihiwalay ng mga colloidal na particle, bacteria, molecule ng polymer particle sa pamamagitan ng pagpasa ng mga suspensyon o aerosol sa pamamagitan ng semi-permeable na partition na may mga pores na may sukat mula 1 µm hanggang molekular na laki. Ang puwersang nagtutulak sa likod ng proseso ng ultrafiltration ay ang pagkakaiba ng presyon sa magkabilang panig ng lamad.

Sedimentation - stratification ng mga dispersed system sa ilalim ng pagkilos ng gravity na may paghihiwalay ng suspendido na bahagi sa anyo ng sediment, "cream", atbp. Ang pinakasimpleng halimbawa ng sedimentation ay ang pag-aayos ng mga solidong particle na nasuspinde sa isang likido o gas kapag nakatayo. Natutukoy ang rate ng pag-aayos pisikal na katangian particle (hugis, laki, density) at dispersion medium (density, lagkit).

sentripugasyon- paghihiwalay sa larangan ng mga puwersa ng sentripugal na nagmula sa pag-ikot ng rotor ng centrifuge; sa kasong ito, ang mga solidong particle ay itinapon sa mga dingding alinsunod sa kanilang masa at sukat. Ang rate ng pag-aayos, ang iba pang mga bagay ay pantay, ay tinutukoy ng pagkakaiba sa mga densidad ng likido at solidong mga phase, ang lagkit ng bahagi ng likido, ang angular na bilis ng pag-ikot, at ang distansya mula sa axis ng pag-ikot ng rotor hanggang sa butil. Ang salik ng paghihiwalay ay maaaring umabot sa (1-5) 106 .

Paglutang - paghihiwalay mula sa mga suspensyon at paghihiwalay ng mga solidong particle batay sa mga pagkakaiba sa kanilang pagkabasa. Ang mga lumulutang na sangkap ay may mga katangian ng hydrophobic. Upang gawin ito, ang may tubig na suspensyon ay ginagamot sa pagkolekta ng mga reagents. Ang mga reagents na ito ay na-sorbed sa ibabaw ng mga particle ng nakuha na bahagi, na binabawasan ang kanilang pagkabasa. Magpasa ng hangin sa anyo ng maliliit na bula. Ang mga nagresultang hydrophobic particle ay dumidikit sa kanila at dinadala (lumulutang). Ang mga surfactant ay idinagdag sa system upang mapanatili ang mga lumulutang na sediment sa ibabaw ng solusyon, na bumubuo ng isang matatag na layer ng foam. Upang maiwasan ang pag-alis ng mga hindi gustong mga sangkap, ang mga reagents-suppressor (depressants) ay ipinakilala na nag-hydrophilize sa ibabaw ng mga particle na ito. Bilang isang resulta, ang isang matatag na layer na pinayaman ng lumulutang na bahagi ay nabuo sa ibabaw. Ang konsentrasyon sa pamamagitan ng flotation ay ginagamit sa pagsusuri ng mga tubig at mga sangkap ng iba't ibang kalikasan na naglalaman ng mga microimpurities sa antas na 10−9 -10−6 g/l (g/g). Ang pamamaraang ito ay mas maginhawa at hindi gaanong labor intensive kaysa sa paraan ng pag-ulan.

Mga pamamaraan para sa paghihiwalay ng mga homogenous na sistema. Ang mga carrier ng mga indibidwal na katangian ng kemikal ay mga atom, molekula, radical o ion. Pagkatapos lamang ng pagpapakalat ng sangkap sa antas ng mga particle na ito ay magagamit ang kanilang mga indibidwal na katangian para sa paghihiwalay. Ang pagpapakalat hanggang sa antas na ito ay nangyayari sa homogenous na media - likido o gas. Ang mga paraan ng paghihiwalay sa naturang mga sistema ay batay sa mga pagkakaiba sa kemikal atpisikal at kemikalmga katangian, tulad ng solubility, sorbability, volatility, electrochemical behavior, mobility ng mga indibidwal na particle ng isang substance. Kasama sa grupong ito ng mga pamamaraan ang distillation pagkatapos ng mga pagbabagong kemikal, precipitation at coprecipitation, assay melting, liquid extraction, ion exchange, sorption, flotation, chemical transport reactions, hindi kumpletong dissolution ng matrix, electrochemical method (electrolysis, electrodialysis, electrophoresis).

Ang mga pamamaraan ng kemikal ay may ilang mga limitasyon: kapag isinasagawa ang mga ito, madaling mawala at magdagdag ng isang nakahiwalay na bahagi, lalo na kung ito ay laganap, halimbawa, Fe3+, Na+, Cl−, SO4 2− ions, atbp. Mga mapagkukunan ng pagkalugi at ang polusyon ay maaaring maging reagents, pinggan, hangin, tubig. Ang paggamit ng mga sapat na reaksyon, materyales, at mahigpit na pagsunod sa mga kondisyon ng pagsusuri ay ginagawang posible upang maiwasan ang mga limitasyong ito.

Ayon sa presensya at likas na katangian ng mga phase transition ng mga sangkap, ang mga pangunahing pamamaraan para sa paghihiwalay ng mga homogenous na mixtures ay maaaring maiuri sa ilang mga grupo ayon sa mga sumusunod na pamantayan: ang pagbuo ng isang bagong yugto ng pinaghiwalay na sangkap, ang pagkakaiba sa pamamahagi ng sangkap. sa pagitan ng mga yugto sa panahon ng simple o sapilitan na paglipat sa ikatlong yugto, ang pagkakaiba sa bilis ng spatial na paggalaw sa loob ng isang yugto.

Upang Ang mga pamamaraan batay sa pagbuo ng isang bagong yugto ay kinabibilangan ng pag-ulan

at crystallization, freezing, distillation, evaporation, distillation at rectification, freezing at selective dissolution. Ang solid phase ay pinaghihiwalay mula sa isang likido at gas na pinaghalong, ang gas na bahagi ay pinaghihiwalay mula sa isang likido at solid na pinaghalong, at ang likidong bahagi ay pinaghihiwalay mula sa isang gas at solid na pinaghalong.

Ang isang pangkat ng mga paraan ng paghihiwalay batay sa mga pagkakaiba sa pamamahagi ng isang substance sa pagitan ng mga phase ay kinabibilangan ng static at dynamic na sorption, co-precipitation, zone melting at directional crystallization, solid-phase (liquid-solid), liquid (liquid-liquid) at gaseous ( liquid-gas) extraction, pati na rin ang adsorption (gas-solid) at absorption (gas-liquid). Kasama sa parehong grupo iba't ibang uri chromatography, tinalakay sa Chap. 6.

Ang mga pamamaraan na nakabatay sa isang sapilitan na paglipat mula sa isang yugto patungo sa isa pa sa pamamagitan ng isang ikatlong yugto na naghihiwalay sa kanila (membrane) ay nakikilala sa pamamagitan ng puwersa ng pagmamaneho (inducing) ng proseso ng interfacial. Kadalasan ang mga pamamaraan ng pangkat na ito ay tinatawag na mga pamamaraan ng lamad. Kung ang paglipat ng isang sangkap ay dahil sa isang gradient na potensyal ng kemikal, kung gayon ang mga pamamaraan na ito ay ayon sa kanilang likas na pagsasabog, kung ang gradient ng potensyal na electrochemical ay electromembrane, kung ang gradient ng presyon ay baromembrane. Ang mga pamamaraan ng pagsasabog ay kinabibilangan ng: dialysis sa pamamagitan ng mga likidong lamad sa isang sistemang likido-likido-likido, dialysis sa isang sistemang likido-solid-likido, pagsingaw sa pamamagitan ng mga lamad sa isang sistemang likido-solid-gas, at paghihiwalay ng gas-diffusion sa isang sistema ng gas-solid -gas. Kasama sa mga pamamaraan ng electromembrane ang electrodialysis sa pamamagitan ng likido at solidong lamad, pati na rin ang electroosmosis. Kasama sa mga pamamaraan ng Baromembrane ang micro- at ultrafiltration, reverse osmosis at piezodialysis, na isinasagawa sa pamamagitan ng mga solidong lamad sa isang sistema ng dalawang likido o gas phase. Sa analitikal na kasanayan, ang mga pamamaraan ng pagsasabog ay pinaka-malawak na ginagamit.

Ang mga paraan ng intraphase separation ay batay sa mga pagkakaiba sa spatial na paggalaw ng mga ions, atoms o molecule, na nagpapakita ng kanilang mga sarili sa loob ng parehong homogenous na sistema kapag nalantad sa mga electric, magnetic, thermal field o centrifugal forces. Ang mga pagkakaiba sa bilis ng paggalaw ng mga particle na ito ay tinutukoy ng kanilang masa, laki, singil, enerhiya ng pakikipag-ugnayan sa mga bahagi ng kapaligiran. Ang pag-asa na ito ay sumasailalim sa electrophoretic, mga paraan ng paghihiwalay at ultracentrifugation. Ginagamit din ang impluwensya sa field sa mga pamamaraan batay sa flow fractionation sa isang transverse field (TFF). Ang abbreviation na PPF ay nagmula sa kumbinasyon ng mga salitang "field - flow - fractionation". Sa panitikang Ingles, ang mga pamamaraang ito ay tinatawag na FFF-methods (Field - Flow - Fraction). Ang mga pamamaraan na ito ay gumagamit ng patayo na nakadirekta na aksyon ng kaukulang field sa daloy sa isang makitid na capillary channel. Ang patlang na nakakaimpluwensya ay maaaring gravitational (GPPF), thermal (TPPF),

electric (EPPF), hydrodynamic (PPPF). Bilang resulta ng pagkilos ng field, ang ilang mga particle ay gumagalaw nang mas mabilis, ang iba ay mas mabagal. Ang mga sangkap ay umaalis sa channel na may iba't ibang oras ng pagpapanatili. Bilang resulta, nangyayari ang fractionation.

May mga pinagsamang paraan ng paghihiwalay. Binubuod nila ang mga epekto ng paghihiwalay ng mga pamamaraan na kabilang sa iba't ibang grupo ng pag-uuri. Ang kumbinasyon ng chromatography at mass separation ay ginagamit sa gas chromatography-mass spectrometry (tingnan ang Kab. 9) at ion-exchange chromatography (tingnan ang Kab. 6). Susunod, isasaalang-alang natin ang mga grupo ng mga pamamaraan na malawakang ginagamit sa analytical chemistry.

5.4. Mga pamamaraan ng paghihiwalay batay sa pagbuo ng isang bagong yugto

AT Karaniwan, dapat na makilala ng isa ang pagitan ng paghihiwalay ng mga single-phase system sa pamamagitan ng pag-convert sa mga ito sa multi-phase system at ang paghihiwalay ng mga multi-phase system. Sa huling kaso, ang pangunahing chemical-analytical o teknolohikal na operasyon. Ang mga ito ay madalas na katabi ng mga orihinal na operasyon ng wastong analytical separation.

pag-ulan

Ang pag-ulan ay ang pinakasimple at pinaka klasikong paraan ng paghihiwalay. Ito ay bumagsak sa katotohanan na ang kinakailangang bahagi ay pinaghihiwalay sa isang namuo, na kung saan ay pinaghihiwalay mula sa ina na alak sa pamamagitan ng isa sa mga paraan ng paghihiwalay na katangian ng mga heterogenous mixtures, i.e. pagsasala, sentripugasyon o sedimentation. Bilang isang resulta, ang sangkap na ito ay nahiwalay mula sa iba pang mga kasamang sangkap. Ang pagbuo ng precipitate ay nangyayari bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan sa mga precipitating reagents na ipinakilala sa solusyon o nabuo sa loob nito. Ang pagiging tiyak ng pakikipag-ugnayan, ang pagkakumpleto ng pag-ulan at ang kadalisayan ng mga precipitates na nakuha ay nakakamit sa pamamagitan ng pagpili ng mga reagents at mga kondisyon para sa pagsasagawa ng pag-ulan. Upang gawin ito, una sa lahat, ang isang tiyak na antas ng pH at konsentrasyon ng masking agent ay pinananatili sa solusyon. Tinitiyak nito na halos hindi matutunaw, siksik, madaling ma-filter at mahusay na hugasan ang mga precipitate ay nakukuha. Ang sabay-sabay na pagbuo ng mga precipitates ng ilang bahagi ng orihinal na solusyon ay itinuturing bilang co-precipitation. Sa kasong ito, para sa bawat precipitated compound, ang ipinag-uutos na kondisyon para sa pag-ulan ay natutupad - ang produkto ng mga konsentrasyon ng mga ion A at B ay naabot, na lumampas sa pare-pareho ng solubility:

[A]m [B]n > K s (Am Bn ).

Ang precipitation ay malawakang ginagamit para sa paghihiwalay at konsentrasyon mga di-organikong sangkap. Mas madalas ang pamamaraang ito ay inilalapat sa mga organikong sangkap, na higit sa lahat ay dahil sa kanilang mataas na solubility.

Sa karamihan ng mga kaso, ang pag-ulan ng mga cation ng maraming mga metal mula sa mga may tubig na solusyon ay isinasagawa sa anyo ng mga hydroxides (karamihan sa mga transition na metal) at mahinang mga acid ng mineral (halimbawa, molybdic at tungstic acids), mga asing-gamot ng ilang mga mineral at organikong acid (fluoride). , chlorides, sulfates, carbonates, phosphates, sulfides , oxalates, atbp.) at acid complexes (halimbawa, cyanoferrates, chloroplatinates), mga compound na may mga organic reagents (chelates at ionic associates), mga sangkap sa elemental na estado (selenium, tellurium, noble mga metal).

Ang iba't ibang mga organikong precipitator ay napaka-maginhawa, dahil ang mga precipitate na nabuo sa kanila ay nailalarawan sa pamamagitan ng mababang solubility, madaling filterability, at hindi masyadong binibigkas na mga katangian ng sorbing. Bilang karagdagan, ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na pagtitiyak at mahusay na pagkakatugma sa isang bilang ng mga modernong pamamaraan na idinisenyo para sa pagsusuri ng mga solidong sample. Karaniwan, ginagamit ang 8-hydroxyquinoline, dimethylglyoxime, α-nitroso-β-naphthol, cupferon, thioanilide, pati na rin ang mandelic, anthranilic, at quinaldic acid.

Ang kinokontrol na henerasyon ng precipitator ay malawakang ginagamit sa pagsasanay. Ang pamamaraang ito ay bumubuo ng batayan ng homogenous precipitation, kung minsan ay tinutukoy bilang ang nascent reactant method. Sa kasong ito, ang precipitant ay hindi ipinakilala sa solusyon, ngunit nabuo sa loob nito bilang isang resulta ng isang kinokontrol na paglitaw ng isang tiyak na kemikal na reaksyon. Kaya, ang mga hydroxide ions ay nabuo sa pamamagitan ng dahan-dahang pag-init ng solusyon ng urea o acetamide:

(NH2 )2 CO + 3H2 O → 2NH3 H2 O + CO2

sulfate ions - dimethyl (ethyl) sulfate o sulfamic acid: (C2 H5 O) 2 SO2 + 2H2 O → 2C2 H5 OH + H2 SO4

phosphate ions - trimethylphosphate:

(CH3 O)3 PO + 3H2 O → H3 PO4 + 3CH3 OH

sulfide ions - thioform (acet) amide:

HC(S)NH2 + H2O → H2S + HC(O)NH2

CH3 C(S)NH2 + H2O → H2S + CH3 C(O)NH2

oxalate ions - dimethyl (ethyl) oxalate:

(CH3 OOC)2 + 2H2 O → H2 C2 O4 + 2CH3 OH

carbonate ions - sodium trichloroacetate, chromate ions - pinaghalong carbamide at potassium dichromate.

Sa pamamaraang ito ng pagkuha ng precipitant, ang konsentrasyon nito sa buong volume ng solusyon ay pareho at nakokontrol, kahit na kinetically.

Ang paghihiwalay at konsentrasyon sa pamamagitan ng pag-ulan ay isinasagawa alinman sa pamamagitan ng pag-ulan ng isang macrocomponent (matrix) o isang microcomponent (impurity). Ang matrix precipitation ay nagbibigay-daan sa mga pinaghiwalay na impurities na manatili sa solusyon. Ang pagpapatupad nito ay humahantong sa isang malaking pagkonsumo ng mga reagents, ay matagal at matrabaho, at madalas na nagiging sanhi ng pagkawala ng microcomponents, lalo na dahil sa corecipitation. Ang mga wastong napiling kundisyon ay antas ng mga pagkukulang na ito. Pag-alis ng matrix

ay isa sa mga pangunahing aplikasyon ng deposition. Ang pag-ulan bilang isang paraan ng pag-aalis ng mga elemento ng matrix sa pagtukoy ng mga impurities ay isinasagawa sa pagsusuri ng Pb, Tl, Te, Si, Ge. Ang mga elementong ito ay idineposito sa anyo ng PbCl2, PbSO4, TlI, TeO2, Na4 SiO4, Na2 SiO3. Upang ihiwalay ang mga microcomponents, hindi pag-ulan, ngunit co-precipitation ang ginagamit.

Mga Paraan ng Pagsingaw

Ang mga paraan ng pagsingaw ay kinabibilangan ng: distillation na walang pagbabagong kemikal at may mga pagbabagong kemikal, pagwawasto, molecular distillation (vacuum distillation) at sublimation (sublimation). Ang mga pamamaraan na ito ay batay sa pagkakaiba sa presyon ng singaw ng mga bahagi ng pinaghalong sa isang naibigay na temperatura at, bilang kinahinatnan, ang pagkakaiba sa mga koepisyent ng pamamahagi (K d ) sa mga sistema ng likido-singaw o solid-steam (gas). Mas malaki ang pagkakaiba ng distribution coefficient sa pagkakaisa, mas malaki ang pagkakaiba sa distribution. Sa K d< 1 компонент концентрируется в паровой фазе, при К d >1 - sa condensed phase.

Ang simpleng distillation (nang walang mga pagbabagong kemikal) ay ginagamit kung ang nakahiwalay na bahagi ay umiiral na sa condensed phase sa anyo ng mga sangkap na may mataas na presyon ng singaw sa ilalim ng mga ibinigay na kondisyon. Karaniwan, ang isang simpleng paghuhubad ay ginagamit upang hubarin ang matrix kung ito ay may mas mataas na pagkasumpungin kaysa sa iba pang mga bahagi na naroroon. Ito ay ginagamit upang alisin ang tubig, pabagu-bago ng isip acids o organic solvents mula sa dilute solusyon. Ang aplikasyon nito ay epektibo sa preconcentration ng grupo at kasunod na paggamit ng mga multielement na pamamaraan ng pagsusuri, na nagaganap, halimbawa, sa pagsusuri ng mga high-purity acid na HCl, HNO3, CH3COOH para sa maraming mga metal na may nilalaman na hanggang 10-7% ng mga paraan ng paglabas (tingnan ang Kab. 8). Sa kasong ito, ang pagsingaw ay isinasagawa sa isang maliit na dami o sa pagkatuyo sa pagkakaroon ng isang kolektor.

Ang mga inorganikong compound ay bihirang naroroon sa solusyon sa isang anyo na handa para sa pagsingaw. Karaniwan ang mga ito ay nakuha sa pamamagitan ng pagsasagawa ng mga reaksiyong kemikal. Ang paglabas ng mga nagresultang volatile compound ay nakakamit sa pamamagitan ng pagpapakulo ng solusyon (pagsingaw na may singaw), pagpasa ng isang inert carrier gas sa pamamagitan ng solusyon, at pagpapababa ng presyon. Ang ganitong uri ng distillation ay ginagamit upang alisin ang parehong matrix at microcomponents. Kaya, kapag sinusuri ang mga materyales na naglalaman ng silikon (silicates, SiO2, Si), ang base ng matrix ay pinaghihiwalay sa anyo ng mga gas na SiF4, mga materyales na naglalaman ng boron - sa anyo ng BF3 o B(OCH3)3. Ang pagbuo at paglilinis ng mga highly volatile hydrides ay sumasailalim sa konsentrasyon at pagpapasiya ng mga microquantity ng As, Sb, Se, Bi, Sn, In, Tl, Ge, Pb, Te sa iba't ibang bagay. Para sa parehong mga layunin, ang pagbuo ng pabagu-bago ng isip halides, oxides at isang bilang ng mga compound ng koordinasyon ng mga elemento ay ginagamit.

Ang pamamaraan ng distillation ay nailalarawan sa pamamagitan ng hindi sapat na selectivity, versatility, pagkawala ng microcomponents. Hindi nito pinapayagan ang paghihiwalay ng mga kumplikadong pinaghalong sangkap sa mga indibidwal na bahagi. Ang mga pagkukulang na ito ay maiiwasan kung ang pagwawasto ay isinasagawa - maramihang pagsingaw at paghalay na may bahagyang pagbabalik ng distillate, na nakamit sa pamamagitan ng paggamit ng mga haligi ng distillation. Ang mga posibilidad ng pamamaraan ay tinutukoy ng numero

ang pagkasira ng mga yugto kung saan ang isang solong pagkilos ng evaporation-condensation ay natanto, ito ay kinakalkula ayon sa equation

	= αn
1 − Y A
	1 − X A

kung saan X A , Y A - ang mole fraction ng component A sa condensed at gas phase, ayon sa pagkakabanggit; α - koepisyent ng kamag-anak na pagkasumpungin, katumbas ng ratio ng mga puspos na presyon ng singaw ng mga pinaghiwalay na sangkap A at B sa punto ng kumukulo, na tinutukoy mula sa ratio:

lnα = (H B − H A )/(RT ),

H B , H A - molar enthalpy ng vaporization ng component B at A, ayon sa pagkakabanggit.

Ang molar enthalpy ng vaporization H ay tinatantya ayon sa panuntunan ni Trouton:

H ≈ 97 J (mol K) −1 .

T bale

Ang pamamaraang ito ay nagpapahintulot sa iyo na paghiwalayin ang mga bahagi na may katulad na mga katangian, tulad ng mga isotopes ng parehong elemento. Ang pangunahing lugar ng aplikasyon nito ay ang konsentrasyon, paghihiwalay at paghihiwalay ng mga organikong sangkap.

5.5. Mga Paraan ng Paghihiwalay Batay sa Mga Pagkakaiba

sa pamamahagi ng mga sangkap sa pagitan ng mga phase

Upang isang pangkat ng mga pamamaraan batay sa mga pagkakaiba sa pamamahagi ng mga sangkap sa pagitan ng mga phase ay kinabibilangan ng coprecipitation, solid-phase(liquid-solid), liquid (liquid-liquid) at gaseous (liquid-gas) extraction, pati na rin ang adsorption (gas-solid), absorption (gas-liquid) at chromatography.

co-precipitation

Minsan ang mga sangkap ay namuo mula sa solusyon, bagaman sila ay naroroon sa mga konsentrasyon na hindi sapat upang bumuo ng kanilang sariling solidong bahagi:

[A]m [B]n< K s (Am Bn ).

Ang kababalaghan ng paglipat ng isang sangkap sa precipitate ng isang tambalan nang walang pagbuo ng sarili nitong solid phase ay itinuturing na co-precipitation. Ito ay nangyayari kapag mayroong isang sediment sa sistema na maaaring makuha ang sangkap na ito. Ang dahilan para sa pagkuha ay maaaring, halimbawa, sorption ng ibabaw at ang buong dami ng umiiral na sediment, ang pagbuo ng isomorphic crystals at mixed compounds, occlusion. Kadalasan ang lahat ng mga salik na ito ay natanto sa ilang mga lawak nang sabay-sabay. Ang coprecipitation ay malawakang ginagamit para sa konsentrasyon at paghihiwalay ng mga inorganic na compound, mas madalas para sa mga organikong sangkap, na higit sa lahat ay dahil sa kanilang kapansin-pansing solubility.

Ang quantitative co-precipitation ay nakakamit gamit ang isang angkop na collector, na nagsisilbing occupant-carrier ng inilabas na substance. Kadalasan ito ay nakukuha "sa loob ng solusyon" sa pamamagitan ng pagpapasok sa solusyon na ito ng isang reagent na bumubuo ng isang hindi mahusay na natutunaw na tambalan na may isa sa mga macro component ng pinaghalong pinaghihiwalay o may isang espesyal na idinagdag na sangkap. Minsan ang isang pre-prepared collector precipitate ay ipinakilala sa solusyon. Sa unang kaso, ang lahat ng posibleng dahilan para sa pagkuha ng isang microcomponent ay natanto: iba't ibang uri ng cocrystallization, pangunahin, pangalawa, at panloob na adsorption, atbp. Mayroong volume, volume-surface at surface absorption ng microcomponent ng solid phase. Ang pamamaraan na ito ay ginagamit sa pagsusuri ng mga mabibigat na metal na asing-gamot para sa nilalaman ng bakal, kung saan ang bahagyang pag-ulan ng mga elemento ng matrix sa anyo ng mga phosphate o hydroxides ay isinasagawa. Kung hindi man, ang surface sorption lamang ang nangyayari. Anuman ang paraan ng corecipitation, ang pamamahagi ng microcomponent ay sumusunod sa mga batas ng interfacial distribution.

Karaniwan, ang iba't ibang mga precipitates na may mahusay na binuo na aktibong ibabaw ay ginagamit bilang mga collectors: hydroxides, sulfides, fluoride, heteropolycompounds, chelates, at ionic associates ng iba't ibang mga metal. Mabisang gumamit ng pinaghalong mga pangunahing precipitator na may mga walang malasakit na coprecipitator, halimbawa, phenolphthalein, β-naphthol, diphenylamine. Kapag pumipili ng isang kolektor, isinasaalang-alang ng isa ang pagkakumpleto ng paghihiwalay ng mga nais na bahagi, pagpili, kadalian ng paghihiwalay mula sa ina na alak at ang nakahiwalay na sangkap, ang kawalan ng nakakasagabal na impluwensya sa mga kasunod na yugto ng pagsusuri, ang pagkakaroon at kadalian ng pagkuha sa purong anyo. Ang pagkakumpleto ng co-precipitation ay lubos na nakasalalay sa mga kemikal at kristal na kemikal na katangian ng mga bahagi, ang kanilang estado sa solusyon, ang rate at pagkakasunud-sunod ng pagdaragdag ng mga reagents, ang patuloy na proseso ng pagtanda, ang kaasiman ng solusyon, ang tagal at temperatura ng pag-init. .

Ayon sa antas ng ganap na konsentrasyon, kadalian ng pagpapatupad at ang kagamitan na ginamit, ang pagiging tugma sa mga pamamaraan para sa pagtukoy ng coprecipitation ay isa sa mga pinakamahusay na pamamaraan. Kapag ito ay isinagawa, ang konsentrasyon ng koepisyent para sa mabibigat na metal na may paunang nilalaman sa sample na 10−9-10−6 g/l ay madalas na umabot sa 103, at ang antas ng pagkuha ay lumampas sa 90%. Ang kawalan ng codeposition ay ang tagal at pagiging kumplikado. Ginagamit ang co-precipitation sa pagsusuri ng mga tubig ng iba't ibang pinagmulan, mga sangkap na may mataas na kadalisayan, mga bagay na may kumplikadong komposisyon.

Mga paraan ng pag-sorption

Ang mga pamamaraan ng pagsipsip ay batay sa iba't ibang pagsipsip ng mga gas, singaw o mga natunaw na sangkap ng likido o solid na mga absorber. Sa kasong ito, ang sangkap ay ibinahagi sa pagitan ng mga hindi mapaghalo na yugto. Ang sangkap na sumisipsip sa panahon ng pagsipsip ay tinatawag na sorbent, hinihigop - sorbate.

Ang pag-sorption ay nagpapatuloy pareho sa ilalim ng static at dynamic na mga kondisyon. Static na pagsipsip kumakatawan sa isang solong pamamahagi ng mga sangkap sa pagitan ng mga phase, ito ay ginaganap sa pamamagitan ng paglalagay ng isang sorbent ng isang kilalang masa para sa isang tiyak na oras sa daluyan (solusyon) kung saan isinasagawa ang pagkuha.

sangkap. Dynamic na pagsipsip- Ito ay isang proseso ng maramihang pamamahagi ng mga bahagi, na nagpapatuloy dahil sa molecular sorption at chemisorption. Sa pinakasimpleng kaso, ito ay isinasagawa sa pamamagitan ng dahan-dahang pagpasa ng sample solution sa isang manipis na layer ng fine-grained sorbent na idineposito sa isang porous na substrate, espesyal na papel, o lamad. Minsan ang prosesong ito ay paulit-ulit nang maraming beses. Ginagamit ang sorption kapag may malaking pagkakaiba sa mga koepisyent ng pamamahagi ng mga pinaghiwalay na sangkap at ang mabilis na pagtatatag ng ekwilibriyo ng sorption. Nagbibigay-daan ito para sa indibidwal at grupo na konsentrasyon at paghihiwalay ng mga bahagi. Ang paghuhugas ng sorbent at desorption ng mga sangkap na hinihigop nito ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagpasa ng naaangkop na mga solusyon sa pamamagitan nito.

Ang mga sorbent na ginamit sa pagsasanay ay dapat matugunan ang ilang mga kinakailangan: dapat silang magkaroon ng sapat na mahusay na kapasidad ng pagsipsip, mataas na selectivity, kemikal at mekanikal na katatagan, at madaling pagbabagong-buhay.

Ayon sa mekanismo ng pakikipag-ugnayan ng mga pinaghiwalay na sangkap sa sorbent, ang sorption ay nahahati sa molekular at chemisorption. Sa molekular (pisikal) na sorption, ang mga puwersa ng interaksyon sa pagitan ng substance na ihihiwalay at ng sorbent ay maliit; Ang pagsipsip ng mga molekula na halos nagpapanatili ng kanilang mga orihinal na katangian ay nangyayari. Mayroong adsorption - pagsipsip ng ibabaw ng sorbent at pagsipsip - pagsipsip ng buong dami ng liquid absorber. Sa panahon ng chemisorption, ang isang sapat na malakas at tiyak na pakikipag-ugnayan ng sorbate sa sorbent ay nagaganap; ito ay nagpapatuloy sa pagbuo ng mga kemikal na compound. Ang mekanismong ito ng sorption ay ipinapatupad sa mga sorbent na may ionogenic at chelating group. Ang itinuturing na mga mekanismo ay sinasamahan ang bawat isa, at ang adsorption ay nauuna sa chemisorption.

Ang mga sorbent na pangunahing gumagana sa pamamagitan ng mekanismo ng molecular sorption ay nakikilala sa pamamagitan ng likas na katangian ng kanilang ibabaw. Ang ilan sa mga ito ay may ibabaw na hindi naglalaman ng mga naisalokal na singil - carbon sorbents (graphitized carbon black, carbon molecular sieves, activated carbons), non-polar polymer sorbents at silica modified na may non-polar group. Ang ilang sorbents ay may surface na naglalaman ng mga localized positive (silica gels, zeolites, aluminum oxide) o negatibo (polymer sorbents na may grafted polar group) na mga singil. Ang ganitong mga sorbents ay karaniwang tinatawag na polar. Ang mga non-polar sorbents ay ginagamit upang ihiwalay at i-concentrate ang mga non-polar at mahinang polar na mga sangkap mula sa mga gas at likidong phase, ang mga molekula na hindi naglalaman ng mga polar functional na grupo na may tumaas na density ng elektron, gayundin upang paghiwalayin ang mga ito. Ang adsorbability ng mga organikong sangkap sa naturang mga sorbent mula sa mga may tubig na solusyon ay nag-iiba sa sumusunod na pagkakasunud-sunod: alkane > alkene > alkyne > arene > eter > ester > ketone > aldehyde > alcohol > amine. Ang ilang mga non-polar sorbents, tulad ng mga activated carbon, ay kadalasang ginagamit para sa paghihiwalay ng grupo at konsentrasyon ng mga microimpurities ng metal mula sa natural na tubig sa anyo ng kanilang mga chelate complex. Sa kasong ito, ang kadahilanan ng konsentrasyon ay maaaring umabot sa ~ 104 . Ang mga polar sorbents ay ginagamit upang pag-concentrate ang mga polar compound mula sa non-polar organic at gaseous media. Ang tampok na ito ng mga ito ay natanto kapag sila ay kumilos bilang

RNa+H+

kalidad ng mga dryer ng mga tinukoy na kapaligiran. Ang serye ng adsorbability para sa kanila ay kabaligtaran ng ibinigay na mas maaga.

Ang isang tipikal na halimbawa ng chemisorption ay ion exchange sorption. Ang ganitong uri ng sorption ay katangian ng mga sorbent na nagpapakita ng kakayahang magpalitan ng ion. Kadalasan ito ay mga polymeric substance na naglalaman ng mga functional group na nagpapalit ng mga anion o cations sa mga sorbed na bahagi. Ang mga di-organikong sangkap ng ganitong uri ay oxyhydrate (HO)x My Ez Op - x n H2 O (M, E - mga elemento ng mga grupo III-VI), sulfide Mx EU Sz, cyanoferrate MEU z (M - single o double charged cation) sorbents, pati na rin ang mga sorbents batay sa heteropolar salts tulad ng BaSO4 , LaF3 . Ang mga organikong sangkap na may mga katangian ng pagpapalit ng ion ay kinabibilangan ng mga organikong materyales na may mga functional na grupo na na-grafted sa matrix. Ang mga ito ay nakikilala sa pamamagitan ng komposisyon at istraktura ng polymer matrix at ang likas na katangian ng mga ionogenic na grupo. Ang mga halimbawa ng mga organic na ion exchanger ay chemically modified activated carbons at cellulose, pati na rin ang ion exchange resins na may espesyal na istraktura ng network.

Ayon sa likas na kemikal ng mga functional na grupo na naayos sa matrix, ang mga resin ng palitan ng ion ay nahahati sa mga cation exchanger at anion exchanger. Kinakatawan nila ang polyacids at polybases, ayon sa pagkakabanggit.

Ang mga cation exchanger ay may mga acid type na ionic group: -SO3 H, -OP(OH)2, -OAs(OH)2, -N(CH2COOH)2. Mga formula ng kemikal cation exchangers ay inilalarawan bilang RH (H + -form) o RNa (Na + -form). Ang mga palitan ng reaksyon sa mga ito ay nagpapatuloy alinsunod sa sumusunod na equation:

RH+Na+

Halimbawa:

RSO3 − H+ + Na+	RSO3 − Na+ + H+
Cation mortar	Cation mortar

NRHOH− , ≡ NHOH− . Ang mga kemikal na formula ng mga anion exchanger ay inilalarawan bilang ROH

(OH-form) o RCl (Cl-form). Ang mga exchange reaction sa mga anion exchanger ay ipinapakita ng equation

ROH + An−	RAn + OH−
Halimbawa:
R′NH+ 3 OH– + Cl–	R′NH+ 3 Cl– + OH–
Anionite Solution	Anionite Solution

Ang mga katangian ng mga palitan ng ion ay higit na nakasalalay sa uri at bilang ng mga nakapirming at kabaligtaran na mga ion, gayundin sa istraktura ng matris: linear o branched. Ang mga Ionites ay nakikilala sa pamamagitan ng antas ng kalubhaan ng mga katangian ng acid-base ng mga ionogenic functional na grupo. Ang mga palitan ng ion na may malakas na binibigkas na mga katangian ng mga functional na grupo ay malakas na acidic o malakas na basic. Ang malakas na acid ion exchanger ay naglalaman ng sulfo group -SO3 H, at ang mga strongly basic ay naglalaman ng quaternary ammonium group -CH2 NR3 OH. Ang mga ion exchanger na ito ay may kakayahang magpapalitan ng ion sa acidic, neutral at alkaline na mga kondisyon.

ako ,con

kapaligiran. Ang mga Ionites, kung saan ang pag-aari na ito ay mahina na ipinahayag, ay nabibilang sa mahinang polyelectrolytes. Ang mahinang acid ion exchanger ay naglalaman ng mga pangkat tulad ng -COOH, -SiO3 H, -OH, at mahinang basic -CH2 NHR2 OH. Sa isang molekula ng ion exchanger, ang mga ionogenic na grupo ay maaaring magkaparehong uri (halimbawa, -SO3 H o -COOH) o ng iba't ibang uri (halimbawa, -SO3 H at -OH; -SO3 H at -COOH).

Ang isa sa mga pinakamahalagang katangian ng mga exchanger ng ion ay ang kanilang kapasidad ng palitan nailalarawan ang kakayahang sumipsip ng isang tiyak na halaga ng mga ion mula sa isang solusyon. Ito ay tinutukoy ng bilang ng mga ionogenic na grupo sa ion exchanger at ang antas ng kanilang ionization. Ito ay karaniwang ipinahayag bilang ang bilang ng mga katumbas ng nunal ng mga napalitang ion sa bawat gramo ng dry washed resin sa anyong H+ o Cl−. Ang kapasidad na natagpuan ng static na pamamaraan sa ilalim ng buong kondisyon ng saturation ay tinatawag buong volumetric na kapasidad(E p.o), o static na kapasidad ng pagpapalitan(E s.o ):

E p.o =	(С i ,simulan − С i ,final ) V f

kung saan C i ,nach , C - ayon sa pagkakabanggit, ang inisyal at panghuling (equilibrium) na konsentrasyon ng sangkap na hinihigop ng ion exchanger mula sa isang solusyon na may dami ng V W ; Ang Q t ay ang masa ng ion exchanger.

Ang kapasidad na natagpuan ng dynamic na pamamaraan, i.e. kapag ang saturating na solusyon ay dumaan sa ion exchanger layer sa pambihirang tagumpay, ay kilala bilang dynamic exchange capacity bago ang breakthrough(E d.o), at kapag lumaktaw hanggang sa kumpletong paghinto ng pagkuha - buong dynamic exchange capacity(E p.d.o). Ang huli ay palaging mas malaki kaysa sa dynamic na exchange capacity bago ang breakthrough, na kinakalkula ng formula:

E d.o =	C i ,simulan V w

kung saan V W - ang dami ng solusyon na may konsentrasyon ng C i ,nach , na dumaan sa isang layer ng ion exchanger mass Q t bago ang breakthrough.

Sa pinakasimpleng mga kaso, ang pagpapalitan ng ion ay inilalarawan ng isang equation ng reaksyon ng palitan. Ang ganitong mga reaksyon ay nangyayari sa panahon ng paghihiwalay ng mga alkali metal na kasyon sa mga cation exchanger at mga anion ng malakas na mineral acid sa mga anion exchanger:

	[RB]
RA+B+	RB + A+ , K A B = [ RA ] ,

kung saan , ay ang konsentrasyon ng mga ions sa ion exchanger phase; , ay ang konsentrasyon ng mga ion sa solusyon.

Karaniwang tinatawag ang equilibrium constant ng naturang reaksyon K A / B pare-pareho ang palitan ng ion, o selectivity factor(pagkapili). Ito ay nagpapakilala sa kamag-anak na pagkakaugnay ng dalawang counterion para sa ion exchanger.

Kung K A / B > 1, kung gayon ang B + ion ay may mas malaking affinity para sa ion exchanger kaysa sa A + ion. Sa kasong ito, ang A+ ion sa ion exchanger ay pinalitan ng B+ ion. Kung K A/B< 1, то

ang B+ ion ay may mas mababang affinity para sa ion exchanger kaysa sa A+ ion; bale-wala ang palitan. Sa K A / B = 1, ang affinity ng parehong mga ion ay pareho, walang selectivity.

Ang kamag-anak na pagkakaugnay ng mga ion para sa exchanger ng ion ay makikita sa serye ng pagpili. Para sa malakas na acidic na cation exchangers sa kaso ng alkaline cation, ang seryeng ito ay may anyo:

Cs+ > Rb+ > K+ > Na+ > Li+ ,

para sa malakas na base anion exchanger:

ClO− 4 > NO− 3 > Br− > Cl− > F− .

Ang mga ion-exchange sorbents ay ginagamit upang mag-deionize ng tubig, na ginagawang posible na makuha ito sa pagsasanay sa laboratoryo sa isang napakadalisay na anyo. Bilang karagdagan, ang mga ito ay ginagamit upang tumutok at ihiwalay ang maraming mabibigat na metal mula sa may tubig na mga solusyon na sumasailalim sa pagsusuri. Halimbawa, ang selulusa ay ginagamit upang pag-concentrate ang mga platinum na metal mula sa mga dilute na solusyon.

Kailan kumplikadong pagsipsip Ang pagsipsip at pagpapanatili ng mga sangkap ng mga sorbents ay dahil sa isang makabuluhang interaksyon ng donor-acceptor sa pagitan ng mga ito. Ito ay dahil sa sabay-sabay na pagkakaroon ng acidic at pangunahing mga grupo sa sorbent. Ang mga sorbents ng ganitong uri ay madalas na tinatawag na complexing sorbents, o complexites. Sa analytical practice, ang mga sorbents na may mga chelating group ay malawakang ginagamit. Ang kanilang kapasidad ng sorption ay lubos na nakasalalay sa istraktura ng matrix, ang bilang at likas na katangian ng mga functional na grupo sa loob nito. Ito ay humahantong sa katotohanan na ang kanilang mga katangian ay hindi palaging hindi malabo para sa iba't ibang mga batch ng isang naibigay na sorbent. Para sa kadahilanang ito, ang mga sorbent mula sa iba't ibang mga batch ay hindi maaaring gamitin para sa paghahambing na pagsusuri nang hindi tinutukoy ang kanilang kapasidad ng sorption. Ang mas tiyak ay isang katangian, tulad ng kapasidad ng sorption, na nauugnay sa isang solong sorbed ion. Ito ay para sa kadahilanang ito na

sorbents na may iminodiacetate, oxyquinoline group, ang sorption capacity ay tinutukoy ng Cu2+ ions, at may hydrazine group - ng Zn2+.

AT Sa nakalipas na 25 taon, nabuo ang mga siyentipikong Ruso (N.N. Basargin et al.) teoretikal na batayan kanilang mga aksyon. Ang nilikha na lohikal na sistema ng quantitative correlations ay ang batayan para sa paghula ng mga parameter ng proseso ng chemisorption, ang stability constant ng chelate complex batay sa

mula sa structural parameter ng substituent sa sorbent molecule - Hammett's electronic constant (σ):

Ang mga teoretikal na pundasyon ng pagkilos at aplikasyon ng polymeric chelating sorbents, na kinakatawan ng isang lohikal na sistema ng quantitative correlations, ay nag-aambag makabuluhang kontribusyon sa larangan ng mga proseso ng chemisorption at ang pagsasagawa ng aplikasyon nito sa pagsusuri ng bagay.

Mga paraan ng pagkuha

Ang extraction ay isang paraan ng paghihiwalay, paghihiwalay at pag-concentrate ng mga substance batay sa distribusyon ng isang component sa pagitan ng dalawang immiscible phase. Ayon sa estado ng pagsasama-sama, maaaring magkaiba ang kumbinasyon ng mga yugtong ito. Sa likidong pagkuha, ito ay likido at likido (matunaw),

sa gas - solid (likido) at gas, sa solid - solid at likido o likido.

Kadalasan, ang mga sistema ay ginagamit kung saan ang isang yugto ay isang may tubig na solusyon, ang isa pa ay isang organikong solvent na hindi nahahalo dito. Ang huli ay maaaring isang substance na direktang tumutugon sa substance na kukunin upang bumuo ng isang extractable compound, o isang medium na naglalaman ng aktibong ahente na bumubuo sa compound na ito. Ang substance na responsable sa pagbuo ng extractable compound ay tinatawag na extractant, ang substance na nagsisilbing pagpapabuti ng physico-chemical na katangian ng extraction system sa kabuuan ay tinatawag na diluent. Ang organikong bahagi na naglalaman ng nakuhang tambalan ay tinatawag na katas. Ang proseso ng paglilipat ng isang sangkap mula sa isang katas patungo sa isa pang bahagi ay karaniwang tinatawag na pagtatalop; ang bahaging inilaan para sa pagtatalop ay tinatawag na ahente ng pagtatalop. Sa likidong pagkuha, ang papel ng re-extractant ay ginagampanan ng isang may tubig na solusyon ng isang tiyak na komposisyon; maaari din itong purong tubig.

Ang pagkuha ay isang medyo simple, express, madaling automated na operasyon. Sa pagsasanay sa laboratoryo, ito ay isinasagawa sa isang separating funnel,

sa kung saan ang mga phase ay halo-halong sa pamamagitan ng pag-alog nang manu-mano o mekanikal. Pagkatapos ng pagpapakilos, ang mga phase ay pinapayagan na tumayo at paghiwalayin. Ang bentahe ng pagkuha ay ang kakayahang magamit. Ang pagkuha ay naaangkop sa pagkuha ng mga bahagi ng iba't ibang kalikasan, na nabuo ng halos lahat ng mga elemento. Sa tulong ng pagkuha, ang lahat ng mga uri ng konsentrasyon at paghihiwalay ay isinasagawa.

AT Sa kumbinasyon ng mga instrumental na pamamaraan ng pagsusuri, ang pagkuha ay nagbibigay-daan sa paglutas ng mga pinaka-kumplikadong problema ng pag-aaral ng mga multicomponent na bagay, tulad ng mga ores, haluang metal, purong sangkap, natural at sintetikong mga produkto ng halaman at biological na pinagmulan.

AT Ang batayan ng pagkuha ay ang iba't ibang solubility ng sangkap sa mga yugto ng pakikipag-ugnay. Kapag ito ay isinasagawa, ang sangkap ay dumadaan mula sa isang yugto patungo sa isa pa, hanggang sa maitatag ang isang balanse ng kemikal, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng

yut distribution coefficient (Kd) o ang antas ng pagkuha ng substance (R ). Tungkol sa pagkuha ng likido, mayroon kaming:

K d =
	St

q ref

q o + q sa

С oV o + С вV в

kung saan C o , C in - ang equilibrium na konsentrasyon ng nakuhang substance sa organic at aqueous phase, ayon sa pagkakabanggit; q ref , q in , q o - ang konsentrasyon ng nakuhang substance sa orihinal, equilibrium aqueous at organic phase, ayon sa pagkakabanggit; V o , V in - ang dami ng equilibrium aqueous at organic phase, ayon sa pagkakabanggit.

Kung ang mga volume ng mga yugto ng ekwilibriyo ay pantay, tulad ng sumusunod mula sa Eq. (5.10), nakukuha natin

	K d + 1

Sa K d >> 1, ang halos kumpletong pagbawi ay sinusunod (R ≈ 100%). Kung ang koepisyent ng pamamahagi ay hindi masyadong malaki, kung gayon upang makamit ang nais na halaga ng R, ang isa ay kailangang gumamit ng maraming pag-uulit ng pagkuha. Ang bilang ng mga pag-uulit n ay kinakalkula mula sa ratio

lg Mula sa ref

		St
	lg K d

kung saan ang C ref ay ang equilibrium na konsentrasyon ng nakuhang sangkap sa paunang yugto.

Upang makilala ang paghihiwalay ng dalawang sangkap X at Y, ginagamit ang separation factor:

α X Y = K d (X) K d (Y)

o kadahilanan ng konsentrasyon:

K conc =	K d (X)(K d (Y) + 1)
	K d (Y)(K d (X) + 1)

Ang koepisyent ng konsentrasyon ay mas makatotohanang nagpapakilala sa paghihiwalay ng mga sangkap. Ang mga katanggap-tanggap na resulta ay nakukuha sa αX/Y ≥ 104 at K d (Y)K d (X) ≈ 1.

Halimbawa 5.1. Sa isang extractant, ang substance X ay nakuha na may distribution coefficient na 1,000, at ang substance Y ay nakuha na may 0.1. Ang isa pang extractant ay kumukuha ng parehong mga sangkap na may mga koepisyent ng pamamahagi na 100 at 0.01, ayon sa pagkakabanggit. Suriin ang kahusayan sa paghihiwalay.

Solusyon . Gamit ang mga formula (5.9)-(5.14), makikita natin

1) α X / Y \u003d 1,000: 0.1 \u003d 104; RX = 99.9%; R Y = 9.1%; K conc = 11.0;

2) α X / Y \u003d 100: 0.01 \u003d 104; RX = 99.0%; R Y = 1.0%; K conc = 100.

Sa pangalawang kaso, ang konsentrasyon ay 9 beses na mas mahusay.

Sa panahon ng pagkuha, ang isang bilang ng mga proseso ay nangyayari nang sabay-sabay, na kung saan ay ang pagbuo ng mga extractable compound, ang kanilang pamamahagi sa pagitan ng mga phase, ang mga reaksyon ng pagbuo (dissociation, association, polymerization) ng mga matatag na form na naipasa sa extractant ng mga bahagi. Ayon sa mekanismo ng interphase transition, ang mga proseso ng pagkuha ay maaaring nahahati sa dalawang malalaking grupo: ang pagkuha sa pamamagitan ng mekanismo ng pisikal na pamamahagi at reaktibo na pagkuha.

Pagkuha sa pamamagitan ng mekanismo ng pisikal na pamamahagi. Sa kasong ito, ang pamamahagi ay nauugnay sa mga pagkakaiba sa mga solvation energies ng nakuhang substance. Ang nangingibabaw na paglipat sa organic na bahagi ay sinusunod para sa mahina na hydrated na mga sangkap, ang mga molekula nito ay neutral, malaki, non-polar o low-polar. Sa mga di-organikong sangkap, kasama nila ang mga molekula, halimbawa, I 2 , HgCl 2 , SnBr 4 , AsCl 3 , BiI 3 , OsO 4 . Para sa mga organikong sangkap, tulad ng mga produktong petrolyo, na natunaw sa may tubig na mga solusyon, ang mekanismong ito ay mas karaniwan. Dahil ang mga solvation energies ng mga sangkap na ito ay hindi gaanong naiiba, ang selectivity ng pisikal na pagkuha ay mababa. Ang paggamit nito ay angkop para sa konsentrasyon ng grupo. Ang mga neutral na organikong solvent - pentane, hexane, carbon tetrachloride, trichloromethane, dichloromethane, carbon disulfide - ay ginagamit bilang mga extractant sa panahon ng pisikal na pagkuha. Ang ganitong uri ng pagkuha ay may praktikal na kahalagahan, halimbawa, para sa paghihiwalay ng germanium tetrachloride mula sa mga solusyon ng hydrochloric acid, osmium, at ruthenium sa anyo ng mga oxide ng komposisyon MO 4 mula sa mga solusyon ng malakas na acids, yodo radionuclides mula sa pinaghalong nuclear fission na mga produkto ng radioactive isotopes.

reaktibong pagkuha. Para sa reactive extraction, neutral, acidic at basic extractants ay ginagamit. Sa pamamagitan ng likas na katangian ng mga atomo ng donor na responsable para sa pagbuo kemikal na dumidikit na may extractable na bahagi, at ang pagkakatulad ng istruktura ng mga molekula ng mga extractant, oxygen-, nitrogen- at sulfur-containing, chelating at macrocyclic compound ay nakikilala.

Upang mga extractant na naglalaman ng oxygen isama ang ketones R1 -C(O)-R2, simpleng R1 -O-R2 at complex R1 -C(O)O-R2 o (RO)3 PO esters, sulfoxides (R)2 SO, phenols ArOH, carboxylic RCOOH at organophosphorus (RO)2 P(O)OH acids. Ang mga neutral na extractant ng pangkat na ito ay kumukuha ng mga metal na kasyon sa anyo ng mga solvates na nabuo sa pamamagitan ng mekanismo ng koordinasyon, o mga ionic na nauugnay sa mga anionic na anyo ng mga na-extract na compound. Ang mga koepisyent ng pamamahagi ng mga na-extract na compound ay tumataas na may pagtaas sa basicity ng mga extractant, halimbawa, sa serye: phosphates (RO)3 PO< фосфонаты (RO)2 R1 PO < фосфинаты (RO)R1 R2 PO < фосфиноксиды (R)3 PO. Кислотные экстрагенты экстрагируют катионные формы по механизму ионообменного замещения протона на ионы металла в их молекулах. Экстрагенты этого типа часто называют жидкими катионообменниками:

n(HR)		+ (Mn + )			N(H+)
				n org

Ang isang malawakang ginagamit na kinatawan ng pangkat na ito ng mga extractant ay di-2-ethylhexylphosphoric acid, na ginagawang posible na paghiwalayin ang maraming elemento na may katulad na mga katangian.

Upang mga extractant na naglalaman ng nitrogen isama ang mga amine ng iba't ibang antas ng pagpapalit Rn NH3 − n at mga asin R4 NX. Ang mga amin ay nakuha sa pamamagitan ng mekanismo ng karagdagan at pagpapalitan ng ion:

(H+)		+ (X− )	+ (R

	N+ X− ) + (A− )			N+ A− ) + (X− )

Ang mga acid ay nakuha sa pamamagitan ng reaksyon ng karagdagan na may nitrogen-containing extractants, at ang kanilang pagkuha ay tumataas sa pagtaas ng lakas at radius ng X− ion. Ang reaksyong ito ay sumasailalim sa pagkuha ng mga metal acid complex mula sa mga solusyon.

Mga extractant na naglalaman ng asupre ay mga analogue ng maraming mga extractant na naglalaman ng oxygen, kung saan ang oxygen atom ay pinalitan ng isang sulfur atom. Sa mga ito, ang mga thioether ay pinakamalawak na ginagamit. Ang kanilang mga katangian ng pagkuha ay dahil sa kanilang pagkahilig na lumahok sa mga heterogenous na reaksyon ng intrasphere na pagpapalit ng mga ligand sa mga kumplikadong compound ng mga elemento ng chalcophile. Ang pinakamatibay na mga bono ay nabuo sa tanso, pilak, mercury, ginto, platinum na mga metal. Ang mga resultang complex ay nailalarawan sa pamamagitan ng kinetic inertness at mahinang re-extractability. Para sa kadahilanang ito, pangunahing ginagamit ang mga ito para sa konsentrasyon ng grupo at paghihiwalay ng mga elementong ito.

Chelating extractants ay may kaparehong functional na mga grupo gaya ng mga kumplikadong sorbents. Naglalaman ang mga ito ng oxygen, nitrogen, at sulfur atoms sa iba't ibang kumbinasyon bilang mga donor. Ang isang kumplikadong kadahilanan ay ang maraming mga side reaksyon na nagaganap sa parehong mga yugto ng pakikipag-ugnay. Ang mga koepisyent ng pamamahagi ay mataas. Nailalarawan sa pamamagitan ng mababang selectivity at kumpletong solubility. Samakatuwid, ang ganitong uri ng mga extractant ay pangunahing ginagamit para sa pagkuha ng grupo. Sa pamamagitan ng paglikha ng ilang mga kundisyon ng pagkuha: pH, konsentrasyon ng reagent ng pagkuha, diluent, masking agent, posible na makamit ang pumipili na pagkuha.

Macrocyclic extractants ay mga macrocyclic compound ng ilang mga alternating fragment -CH2 -CH2 -X-, kung saan ang X ay oxygen, sulfur at (o) nitrogen atoms. Ang mga macrocycle kung saan ang heteroatom ay isang oxygen atom ay tinatawag na crown ethers. Ang kakayahan sa pagkuha at pagpili ng mga compound na ito ay natutukoy sa pamamagitan ng laki at conformation ng singsing, pati na rin ang likas na katangian ng mga aktibong heteroatom at mga substituent sa singsing. Ang selektibong pagkuha ng mga ito ay nangyayari sa anyo ng isang pares ng ion, kung mayroong isang pagsusulatan sa pagitan ng mga sukat ng lukab ng extractant at kation. Ginagamit ang mga ito upang ihiwalay ang K+, Tl+, Pb2+, Hg2+, Sr2+, Ca2+ at iba pang mga ion ng metal.

Supercritical fluid extraction. Liquid extraction, kung saan ang extractant ay isang likido, ay tinatawagsupercritical fluid extraction.

Ang isang likido ay isang sangkap sa isang supercritical na estado, i.e. sa mga temperatura at presyon na lumalampas sa mga kritikal. Ayon sa estado ng pagsasama-sama, ang likido ay sumasakop sa isang intermediate na posisyon sa pagitan ng likido at gas. Ang density nito ay 102 -103 beses na mas malaki kaysa sa density ng isang gas, at mas mababa sa o malapit sa mga halaga na katangian ng isang sangkap sa

estado ng likido. Ang lagkit ng likido ay halos katumbas ng lagkit ng gas, habang sa parehong oras ito ay 10-100 beses na mas mababa kaysa sa lagkit ng kaukulang likido. Karaniwan, ang CO2, NH3, NO, C2-C6 alkanes at ang ilan sa kanilang halogen-substituted, C1-C3 lower alkanols, at benzene ay gumaganap ng papel ng isang likido. Bilang isang patakaran, ang mga likidong ginamit ay nagpapahintulot sa operasyon sa mga presyon mula 4 hanggang 20 MPa at mga temperatura hanggang 300 °C. Mas gusto sa mga katangian at kakayahang magamit nito ay carbon monoxide (IV). Ang separation selectivity ay kinokontrol sa pamamagitan ng pagdaragdag ng ilang partikular na substance sa mga likido. Ang pinakamalawak na ginagamit na supercritical fluid extraction ay ang pagkuha ng mga macromolecular compound. Sa tulong nito, pag-aralan, halimbawa, ang mga bagay sa kapaligiran, pagkain, gamot, produktong petrolyo. Ang paggamit ng supercritical fluid extraction ay lalong epektibo sa pagtukoy ng mga bakas ng patuloy na mga organikong pollutant at superecotoxicants.

Pagkuha ng gas. Ito ay isang paraan ng paghihiwalay at paghihiwalay batay sa pamamahagi ng mga sangkap sa pagitan ng condensed at gas phase. Kapag ang pagkuha ng gas ay isinasagawa, ang mga bahagi ay pumasa mula sa likido o solidong bahagi patungo sa bahagi ng gas. Ang proseso ng pagkuha ng gas sa maraming paraan ay katulad ng pisikal na pamamahagi sa likidong pagkuha. Ang koepisyent ng pamamahagi ay karaniwang kinakatawan bilang ratio ng konsentrasyon ng isang bahagi sa paunang condensed phase (C l (solid) 0 ) sa konsentrasyon nito sa gas phase (C g ):

	K d =	C w(tv)0

Ang halaga ng K d ay nakasalalay nang kaunti sa likas na katangian ng bahagi ng gas at nakadepende nang malaki sa temperatura:

log K d			− B i ,

kung saan A i , B i - mga parameter na katangian ng nakuhang bahagi. Ang dynamic na bersyon ng gas extraction, tinatawag ding tuloy-tuloy

gas extraction, ay natanto na may bulubok - isang pare-pareho ang pagpasa ng gas phase para sa isang tiyak na tagal ng panahon. Ang pagpipiliang ito ay ginagamit para sa maliliit na halaga ng koepisyent ng pamamahagi. Pinagbabatayan nito dynamic na phase analysis. Ang mga sumabog na bahagi ay nakukuha sa isang sorption tube o sa isang cryogenic trap at pagkatapos ay tinutukoy ng gas chromatography. Ang konsentrasyon ng mga bahagi ay kinakalkula ng formula

C g =	C		−V g
		V g + V f

kung saan V g , V W - ang dami ng gas-extractant, ayon sa pagkakabanggit, lumipas at nanatili sa itaas ng sample.

Ginagamit ang gas extraction upang ihiwalay at i-concentrate ang mga pabagu-bagong micro-impurities mula sa mga tubig at solidong sample - mga lupa, pagkain, parmasyutiko at polymeric na materyales.