Том 1 (1109661), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Таким образом, частицы сортируются по их размеру. Для снятия частиц с фильтра используют кислотное разложение, вымывание или зкстракцию, например, в аппарате Сокслета. воздух Рис. 1.10. Фильтр длл отбора взвешенных частиц из воздуха. Отбор твердых проб Твердые тела лишь в редких случаях (например, стекло) являются гомогенными. Руды, горные породы, суспензии, почвы, таблетки или промышленные материалы всегда в большей или меньшей степени неоднородны. В общем случае, чем более неоднороден объект, тем больше должна быть отбираемая проба.
Для гомогенизации пробы ее размальпают, растворяют или разлагаю«и, а также сплавляют в стеклообразную массу 1см. далее, «Пробоподготовка»). Очень часто погрешность пробоотбора превосходит погрешности всех последующих стадий анализа. Ее обязательно нужно учитывать при оценке общей погрешности результатов анализа 1см. «Распространение погрешностей», раздел 1.3). Диапазоны количеств пробы и определяемого компонента Динамический диапазон -- это диапазон, в котором наблюдается узункциональная зависимость между концентрацией (массой) и аналигаическим сигналом. В количественном анализе необходимый размер пробы зависит от диапазона определяемых содержанийкомпонента.
Так, титриметрическим методом можно определять миллиграммовые количества. Диапазон от наименьшего до наибольшего содержания, определяемого данным методом, называется рабочим диапазоном. Диапазон количеств определяемого компонента, тл, называемый абсолютным, и диапазон количеств матрицы, тм, в сумме составляют диапазон количеств пробы Р: (1.1) = тА+тм. ~.й. ~р ц...
Д или злюированил. Часто определяемый компонент (аналит) приходится отделять от сопутствующих компонентов, матрицы. При определении следовых количеств столь же часто приходится применять концентрирование. Физические методы пробоподготовки При пробоподготовке наиболее распространены следующие физические приемы: удаление влаги, измельчение и обработка поверхности. Для удаления влаги из образца можно использовать простое высушивание на воздухе, например, высушивание слоя почвы толщиной 1-2 см. Высушивание на воздухе может, однако, занять несколько суток.
Очень используют высушивание при 105'С (германский стандарт Р1Х 38414, часть 2). При этом может также происходить потеря массы вследствие удаления газов и испарения части пробы. Этого можно избежать, если проводить лиофильное высушивание в замороженном состоянии, при температурах до — 85'С. 1При этом проба распыляется и ее поверхность значительно увеличивается. Вследствие этого пробы, высушенные методом лиофильной сушки, часто весьма гигроскопичны. ",, Для измельчения твердых проб служат мельницы, в которых проба превращается в порошок с определенным размером частиц (обычно менее О, 1 мм).
Чтобы предотвратить загрязнения, детали мельниц изготавливают из твердого инертного материала — например, агата или корунда. Для отбора фракций порошкообразных материалов с определенным размером частиц используют сита. Для непосредственного анализа твердых проб их разделение на фракции часто бывает столь же необходимо, как и обработка поверхности. Например, при анализе металлов их поверхность шлифуют или полируют.
Растворение, разложение, плавление и злюирование Эти способы пробоподготовки применяют для перевода твердой пробы в раствор, который часто бывает необходим для последующих аналитических операций, а также вымывания из образца определенных компонентов. Для растворения твердых проб используют воду, кислоты (например, для растворения металлов и сплавов), щелочные растворы или органические растворители (см. практические руководства). Элюирование (выщелачивание) — характерный прием при анализе почв. Например, твердый образец массой 100 г смешивают с 1 л воды, встряхивают в течение 24 ч, отделяют нерастворившуюся часть, а раствор анализируют. Разложение (вскрытие) проб проводят при нормальном и повышенном давлении, а также используют «сухое» разложение (рис. 1.12). В открытых систпемах для разложения используют жидкие реагенты, обычно окислители или восстановители (см. практические руководства).
Например, разложение проб почв и донных отложений для определения в них металлов можно проводить путем кипячения с царской водкой с обратным холодильником. Поскольку разлагающий реагент берется в большом избытке, к его чистоте предъявляются повышенные требования. Рис. 1.12. Обзор методов разложения пробы. Для разложения можно испольэовать микроволновые печи, излучающие обычно при 2,45 ГГц, или УФ-излучение ртутной лампы высокого давления. В последнем случае к пробе обычно добавляют небольшие количества пероксида водорода и кислот. Биологические материалы, продукты питания, пластмассы, угли, смазочные масла требуется разлагать в особо жестких условиях.
Для этого служат методы разложения при повышенном давлении. В устройстве Кнаппа (рис. 1.13) твердая проба пребывает в течение нескольких часов в автоклаве в атмосфере азота под давлением 13 МПа при температуре до 320'С в контакте с концентрированной азотной кислотой. По окончании процесса и охлаждении пробы в кварцевом сосуде для разложения остается давление порядка 2 МПа. При стравливании избыточного давления из сосуда удаляется азот, диоксид углерода, оксиды азота и остается прозрачный раствор, окрашенный в темно-зеленый цвет за счет остаточных количеств растворенных оксидов азота.
давление в сосуде 1<!ОМПа) . давление в автоклаве (>1ОМПа) нагревательный блок ! иагревательиыи элемент Рис. 1.13. Устройство Кнаппа для разложения пробы под давлением. Разделение и концентрирование Как для отделения определяемого компонента от матрицы, так и для его концентрирования можно применять одни и те же способы. Концентрированием называется процесс, в результате которого возрастает концентрация компонента в растворе либо его доля по отношению к матрице по сравнению с исходной пробой. Основы методов разделения и концентрирования будут рассмотрены позже.
Важнейшими методами разделения и концентрирования являются: ° отгонка летучих компонентов; Разложение под давлением можно ускорить, если использовать микроволновые печи. Однако полнота разложения при этом может оказаться ниже. Помимо применения жидких реагентов, для разложения используют и «сухиеа способы, например, сжигание пробы или ее нлавление. Для элементного анализа органических веществ пробу можно сжигать в токе кислорода при 950'С (раздел 8.1).
Органические вещества, экстрагируемые пентаном или гексаном, можно полностью сжечь в кислородно-водородном пламени методом Викбольда. При озолении в холодной плазме пробу обрабатывают атомарным кислородом, образующимся в высокочастотном электромагнитном поле. В таком состоянии кислород является особенно сильным окислителем. При определении мышьяка, сурьмы, теллура и селена в органических и биологических пробах можно использовать их способность образовывать легколетучие соединения.
° осаждение или соосаждение компонента на коллекторе, например, гидроксиде железа при определении следов металлов (раздел 2.3); ° экстракция и ионный обмен (раздел 2.6); ° электролитическое выделение (раздел 4.5); ° колоночная хроматография и сорбция (раздел 5.3). Разделение и концентрирование газовых проб можно осуществить непосредственно в ходе пробоотбора, используя абсорбцию жидкостью (рис.1.8) или вдсор6цию твердой фазой (рис.1.9).
Так, на тенаксе разновидности активированного угля — хорошо адсорбируются пары спиртов, сложных эфиров, кетонов и ароматических соединений. Выделение легколетучих органических веществ из водных растворов можно осуществить с помощью следующего приема. Раствор пробы кипятят на водяной бане и продувают потоком газа-носителя (гелий), поступающим на адсорбционную колонку. После термической десорбции адсорбированные компоненты определяют методом газовой хроматографии (раздел 5.2). Возможно определять легколетучие вещества и непосредственно в паровой фазе. Сосуд с анализируемым раствором плотно закрывают. Через некоторое время между определяемым компонентом, находящимся в растворе, и его парами устанавливается равновесие. С помощью соответствующей градуировки можно установить зависимость между содержанием паров в газовой фазе и концентрацией вещества в растворе.
В этом методе определяемый компонент и матрица разделяются сами собой. Такой способ пробоподготовки используют, например, при определении летучих углеводородов в водах или содержания алкоголя в крови. Удаление матрицы Рассмотренные методы разделения иконцентрирования принципиально возможно применить и для удаления матрицы образца. На практике наиболее распространен сорбционный метод. Жидкую (или переведенную в раствор) пробу пропускают через стеклянную или пластмассовую колонку, заполненную соответствующим сорбентом; при этом компоненты пробы сорбируются. Мешающие компоненты матрицы затем удаляют путем промывания колонки подходящим элюентом. Затем другим элюентом вымывают из колонки определяемый компонент (см. раздел 5.3).
~.я. пр,..., „„Дз Измерение Для получения аналитической информации соответствующим образом подготовленную пробу необходимо подвергнуть измерительному процессу в соответствии с принципом, положенным в основу выбранного метода. Все принципы анализа базируются либо на протекании химических реакций, либо на физических взаимодействиях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
