Методы химического анализа (стр. 24 из 31)
рН = -ℓg5·10-4 = 4ℓg10 - ℓg5 = 3,3
Ехг. = 0,099 – 0,59·3,3 = 0,699 –0,195 = 0,504
В) к 100 мл 0,1 н HCl — 99,9 мл 0,1 н NaOH
[H+] =
= 
= 5·10-5рН = -ℓg5·10-5 = 5ℓg10 - ℓg5 = 4,3
Ехг. = 0,699 – 0,059·4,3 = 0,699 – 0,254 = 0,445
Г) в точке эквивалентности рН = 7
Ехг. = 0,699 – 0,059·7 = 0,699 – 0,413 = 0,286
Потенциометрический метод позволяет вести количественное определение смеси кислот, если Kg их различаются не менее, чем на три порядка. При титровании смеси, содержащей соляную и уксусную кислоту на кривой титрования обнаруживается два скачка, первый свидетельствует об окончании титрования HCl, а второй — при оттитровывании СН3СООН. Несколько скачков при титровании многоосновных кислот (H3PO4, H2CrO4 и др).
На основании полученных данных титрования можно построить дифференциальную кривую в координатах ΔЕ/ΔV – V, она будет иметь вид пика.
Д) после достижения Т.Э. — в избытке NaOH добавлено 100,1 мл NaOH
[OH -] =
= 
= 4,99·10-5рОН = -ℓg5·10-5 = 5ℓg10 - ℓg5 = 5 – 0,7 = 4,3
Ехг. = 0,699 – 0,059·9,7 = 0,699 – 0,572 = 0,127
Скачёк титрования от недостатка 0,1 до избытка 0,1 ΔЕ = 0,445 – 0,127 = 0,318
Данные для расчёта дифференциальной кривой (метод нейтрализации).
| Объём раствора NaOH, V мл | ΔV | E | ΔE | ΔE/ΔV |
| 0 | 0,699 | 0,015 | ||
| 9,0 | 0,135 | |||
| 9,0 | 0,564 | 0,066 | ||
| 0,9 | 0,06 | |||
| 9,9 | 0,504 | 0,62 | ||
| 0,09 | 0,059 | |||
| 9,99 | 0,445 | 15,9 | ||
| 0,01 | 0,159 | |||
| 10,0 | 0,286 | 1,59 | ||
| 0,1 | 0,159 | |||
| 10,1 | 0,127 |
5 Хроматография
Хроматография — метод разделения и анализа смесей веществ, основанный на различном распределении их между двумя несмешивающимися фазами — подвижной и неподвижной.
При контакте с поверхностью неподвижной фазы (НФ) компоненты смеси распределяются между подвижной фазой (ПФ) и неподвижной фазой (НФ) в соответствии с их свойствами (адсорбируемостью, растворимостью или др.)
Устанавливается динамическое равновесие, вследствие чего молекулы разделяемой смеси часть времени находятся в НФ, а часть — в ПФ, а разные вещества обладают различным сродством к подвижной и неподвижной фазой, поэтому вещества, сильные взаимодействующие с НФ, будут медленнее двигаться через хроматографическую систему по сравнению с веществом, слабее с ней взаимодействующим.
Бурное развитие методов хроматографического анализа началось с работ лауреатов Нобелевской премии А.Мартина и Д.Синджа, где были предложены и разработаны методы распределительной хроматографии (1941 г.). В 1952 г. были получены первые работы в области газожидкостной хроматографии, были усовершенствованы конструкции систем ввода проб, созданы чувствительные детекторы. Метод газовой хроматографии — первый из всех хроматографических методов, получивший инструментальное обеспечение.
Начиная с 70-х годов происходит бурное развитие жидкостной хроматографии, создаются новые сорбенты и высокопроизводительное оборудование, позволяющее анализировать сложные смеси, содержащие десятки и сотни различных веществ.
В настоящее время жидкостная колоночная хроматография является одним из наиболее интенсивно развивающихся методов аналитической химии.
5.1 Хроматография. Общие принципы и классификация
Хроматографический метод основан на распределении вещества между двумя несмешивающимися фазами, одна из фаз подвижна — ПФ, а другая неподвижна — НФ. Метод можно представить как процесс многократного повторения фактов сорбции и десорбции вещества при движении его в потоке ПФ вдоль неподвижного сорбента — НФ, это наблюдается при прохождении потока газов, паров, жидкостей через колонку, содержащую зернённый слой сорбента.
Подвижной фазой является смесь, она может быть жидким раствором или газовой смесью, неподвижной фазой является сорбент твёрдый с большой поверхностью, сорбент может быть жидким, нанесённый тонкой плёнкой на поверхность твёрдого носителя.
Хроматографические методы анализа получили широкое распространение благодаря соей универсальности, экспрессивности и высокой чувствительности. Применяется широко в различных областях промышленности, науки и техники, в экологии, медицине, биологии, криминалистке и т.д.
5.1.1 Классификация хроматографических методов анализа
I. По агрегативному состоянию подвижной фазы:
А) Газовая хроматография — подвижная жидкость – газ.
Б) Жидкостная хроматография — подвижная фаза — жидкость.
При этом возможны следующие варианты:
| № п/п | Наименование метода | Неподвижная фаза | Подвижная фаза |
| 1 | Газо-адсорбционная хроматография | Твёрдая | Газовая |
| 2 | Газо-жидкостная хроматография | Жидкая на твёрдом носителе | Газовая |
| 3 | Жидкостная адсорбционная хроматография | Твёрдая | Жидкая |
| 4 | Жидкостная распределительная хроматография | Жидкий поглотитель на твёрдом носителе | Жидкая |
П. По механизму разделения смеси:
а) Адсорбционная хроматография основана на различной адсорбционной способности веществ на данной адсорбенте.
б) Ионно-обменная хроматография основана на способности веществ обмениваться ионами друг с другом.
в) Осадочная хроматография основана на различной растворимости осадков.
г) Распределительная хроматография основана на различном распределении веществ (с разными коэффициентами распределения).
Ш. В зависимости от способа относительного перемещения фаз — подвижной фазы вдоль неподвижной различают следующие виды хроматографии:
1. Проявительная (элюентная) хроматография.
При работе по этому методу разделяемая смесь переносится потоком вещества (элюента), который сорбируется хуже, чем любой компонент смеси.
Через слой сорбента, находящийся в хроматографической колонке, непрерывно пропускают поток элюента, называемого носителем (он может быть газообразным или жидким). В поток носителя на входе в колонку вводят небольшой объём разделяемой смеси, содержащей компоненты А и В, которая увлекается потоком носителя и продвигается по колонке через слой сорбента.
Если компонент В сорбируется лучше, чем компонент А, то при движении смеси по колонке компонент В задерживается сорбетном сильнее и отстаёт от компонента А, и они пространственно разделяются, компонент А занимает часть объёма колонки впереди, а компонент В — часть объёма позади. Эти части объёма называются зонами компонентов, при этом компоненты находятся в зонах не в чистом виде, а в смеси с элюентом, и выходят из колонки в порядке возрастания их сорбируемости.
Выходящий из колонки поток носителя — элюента вступает в детектор, регистрирующий определённое свойство потока (например, теплоноситель).
Когда через детектор проходит зона компонента, детектор выдаёт сигнал, т.к. свойство потока изменяется и величина сигнала пропорциональна содержанию компонента в носителе.
Последовательность сигналов детектора, записанная на ленте самописца, называется хроматограммой.
Достоинствами проявительного метода хроматографии является:
1) При выборе подходящих условий из колонки выходят зоны всех компонентов, отделённые чистым элюетном, т.е. происходит полное разделение смеси.
2) Время удерживания каждого компонента при заданных условиях хроматографирования является постоянной величиной и может быть использовано для идентификации веществ.
3) Не требуется дополнительной регенерации сорбента, т.к. он непрерывно регенерируется элюентом.
2. Фронтальная хроматография.
Это простейший по методике вариант хроматографии, он состоит в том, что через колонку с сорбентом непрерывно пропускают смесь компонентов А, В, С, Д в растворителе S. Если сорбируемость компонентов растёт в ряду А < В < С < Д …, то на выходе из колонки сначала появляется компонент А, затем смесь А + В, затем смесь А + В + С , а потом исходная А + В + С + Д.
Хроматограмма в этом случае будет иметь вид ступенчатой кривой, т.е. детектор будет выдавать сигналы в соответствии со свойствами потока, выходящего из колонки, т.к. свойства потока изменяются, изменяется и сигнал, ему соответствующий, величина сигнала соответствует содержанию компонентов в носителе.
Сигнал детектора А + В + С + Д  |  |
А + В + С + Д + S 
А + В + С + S 
А + В + S 
А + S