Н.Ф. Клещёв и др. - Задачник по аналитической химии (1110107), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Перед проведением анализа газовых смесей в технологических потоках были получены хроматограммы проб калибровочных смесей, состоящих из 1,5% (об.) азота, 0,3% кислорода и 1,2% метана (остальное — гелий). Усредненные результаты анализа приведены в табл. 1. Пользуясь данными табл. 1, найдите содержание азота, кислорода и метана в пробах технологического потока. Площади пиков компонентов пробы приведены в табл. 2. 9. Индекс удерживания 2-метилгексана на сквалане при 80'С составляет 677,0 (см. табл. к задаче 8). Определить, какое время удерживания следует ожидать у этого соединения в данных услови- 168 1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 225 210 214 190 185 195 215 204 230 230 19 18 19 16 16 15 18 19 25 30 250 270 280 210 240 260 245 230 320 300 21 25 30 г1 26 30 30 24 40 50 1 2 з 4 5 б 7 8 9 10 11 12 13 14 15 70 72 74 70 70 72 72 74 74 70 70 72 72 74 74 12 11 12 12 12 11 11 12 12 12 12 11 11 12 12 95 80 75 80 75 95 75 95 84 95 95 80 80 75 75 15 13 16 13 16 15 16 15 13 15 15 13 13 16 16 30 35 40 35 40 30 40 Зо 35 35 40 30 40 30 35 17 19 120 19 20 17 20 17 Гд 19 20 17 20 17 19 Таблииа 1 к эадаие 12 Плопмди хромвтогрвфических пиков, ммг Объем пробы, смв кислород 920 1833 2791 234 4?2 706 1142 23?2 3546 Таблииа 2 к эадаие 12 Плавили пиков, ммг Объем пробы, си в Номер пробы Глава 13 ЖИДКОСТНАЯ ЭКСТРАКЦИЯ кислород 12?2 1490 3005 561 2150 2092 640 2982 746 824 319 278 506 1043 гй89 1516 2987 565 819 3140 2084 1069 3002 1514 1514 2315 563 320 А(вода) й — А[орг.
фаза). К = [А] /[А], Пъ 170 1 2 3 4 5 е 7 8 10 11 12 13 14 15 13. Чувствительность детектора по теплоп водности в пересчете на пронзи. составляет 1 ° 108 мВ ° смв/мг. Оценить, какой сигнал зафиксирует потенциом хроматографа, если на детектор поступит газ, содержюций: з) 10 2% метана; 6) 10 мг пропана в 1 мв газовой смеси; в) 20 мкг бутана в 1 л газовой смеси; г) 10 в моль пропана в 1 мэ газов ой смеси; д) 10 мкг этапа в 2 л гааовой смеси. Предел обнаружения дете ора ионизации в пламени составляет 2 ° 10 6 мг/с по пропану. Оценить, можно ли зафиксировать данным прибором следующие концентрации углеводородов в воздухе производственного помещения, если объем пробы воздуха 2 смв.
а) 10 6% (06.) этага, число теоретических тарелок колонки и = = 1200, время удержи1 линя 1 = 1 мин; 6) 10 мкг бензола в 2 дмв воздуха; и = 1380; 1 = 3 мин; в) 0,1 смв пропана в 10 мэ воздуха, и = 1320, 1 = 1,5 мин; г) 10 4 моль бутана в 1 мв воздуха; и = 1270; 1 = 2 мин; д) 1 г гексана в 1 мв воздуха; и = 1300; 1 = 2,5 мин. й 15. Оценить чувствительность детектора по теплопроводности, если при поступлении на детектор газа с содержанием пропана 2 ° 10 2% [об.) потенциометр хроматографа показывает сигнал 0,5 мВ.
16. Предел обнаружения детектора ионизации в пламени составляет 10 э мг/с по цропану. Оценить, можно ли при помощи хроматографа, на котором установлен этот детектор, обнаружить бензол в воздухе на уровне ПДК (5 мг/ма). Предварительно определено, что время удерживания бензола 150 с.
Число теоретических тарелок колонки для бензола п = 3600. Жидкостная экстракция — один из эффективных методов разделения веществ — заключается в извлечении и разделении компонентов раствора путем их перевода из одной фазы в другую. Распределение вещества между двумя несмешивающимися фазами, из которых одна чаще всего водная, а другая — органическая, является равновесным процессом. Для неионных веществ, находящихся в обеих фазах в одной молекулярной форме, равновесное распределение вещества А можно описать равновесием: Тогда константа распределения К вещества А является функцией его концентрации в обеих фазах: где [А] и [А] — равновесные концентрации вещества А в органиорг в ческой и водной фазах. В вышеприведенном выражении вместо концентрации было бы более оправданным использовать активности, однако для большинства случаев ошибка, возникающая вследствие такой подмены, невелика.
Часто величина К приблизительно равна отношению растворимостей ве4цества А в органической и водной фазах. С практической точки зрения более важной представляется экстракция незаряженных молекул комплексного соединения МеЬ, при отсутствии полимеризации молекул: м.о„р, мово моор.в к 1 м.о в в Н?,(в.) р — НЦорг.); К = [НЬ ] /[НЦ, з(А ) ~ ~(А„) Р = Сом(орг)/С (в).
тогда Для практических целей очень важна такая характеристика экстракции, как степень извлечения Л, или процент экстракции вещества. Степень извлечения представляет собой долю вещества в объеме У водной фазы, экстрагируемую объемом Р органичесв орг кой фазы при заданных условиях: [МеЬ ) .Р 100% к = — '-мо ооо С, в/ орг в где С вЂ” исходная концентрация комплекса Ме?, в водной МеЬ в о фазе; У и У вЂ” объемы водной и органической фаз.
в орг При У = Р Р Я= ° 100%. Р+ 1 где НЬ вЂ” молекула протонизированного лиганда. Коэффициент распределения (Р) вещества А определяется как Р— С (орг.)/С (води.), где С (орг.) и С (водн.) — аналитические концентрации вещества А ' А А в органической и водной фазах. Напомним, что аналитической концентрацией компонента А является сумма концентраций всех форм вещества А, находящихся в растворе, с учетом их стехиометрии. Например, если в водной фазе находятся соединения А, НА, МеА, МеАж то С = [А] + [НА] + [МеА) + 2[МеА).
Коэффициент распределения не является константой, независимой от концентрации компонентов раствора, Например, Р может зависеть от рН водной фазы, концентрации лиганда и т.д. в отличие от значения константы распределения. Если вещество в обеих фазах склонно к агрегации или ассоциации, равновесие распределения может быть выражено следующим образом; Экстракция иона металла Ме+ в форме комплекса МеЬ с м органическим реагентом НЬ описывается схемой: Ме+ + а(НЬ) о — (МеЬ ) + аН . Тогда константа равновесия при зкстракции К равна ек ~м, ~ ~во~', и коэффициент распределения Р при экстракции комплекса МеЬ в рассчитывают по формуле ВО''~ ...
~м о~ [[ ~м*г1в]) [ МеЬв) если [МеЬв) /[Меем] принять равным коэффициенту распределеорг' в ния Р, то [Н+) ' К =Р [НЦ" ' откуда Р К оРг [НЬ) " " [Н+)" в ?йР= 1КК + арН+ а!х[НЦ т.е. при постоянной концентрации реагента НЬ коэффициент распределения иона металла между двумя несмешивающимися фазами тем больше, чем выше рН раствора. Зависимость ?хР от рН выражается прямой линией с наклоном и. Увеличение рЫ на единицу в подобных случаях повышает эффективность распределения в 10 раз для однозарядных ионов металла, в 100 раз — для двухзапядных, в 1000 раз — для трехзарядных, и т.д.
12 1 Решение типовых задач Пример 12.1. При экстракционно-фотометрическом определении палладия его экстрагировали в дихлорэтан в форме нитрониодидного комплекса при равенстве объемов водной и органической фаз. Рассчитать коэффициент распределения Р и степень зкстракции Л(%), если исходная концентрация Ро?в' в водной фазе К1РС?во) = 2,5 МКГ/СМВ; КОНцЕНтрацИя РС?ЭР В ВОдНОй фаЗЕ ПОСЛЕ экстракции С(Ро?) = 0,020 мкг/смв. в 173 Решение С( Рй) г 2,5 — 0,02 Р= — -~= = !24; С( Р6) 0,02 С( Р41) 2,5 — 0,02 100% я = — — -е! — ° !ОО% = = 99,!(г). С(Р41) и 2 5 Пример 12.2.
Ионы металла экстрагируют из водной фазы объемом 50 сме с концентрацией С(Ме+") = 10 о моль/дмх при рН = 7 в форме халата МеЬ2. Объем растворителя 10 сме. Концентрация органического реагента Н1 в растворителе С(НЬ) ех = 10 4 моль/дмх. Рассчитать константу экстракции К если степень извлечения металла в органическую фазу составляет 40%. Р е ш е н и е. Экстракция металла в органическую фазу описывается равновесием Ме+2+ 2(НЬ) ! — (МеЬ2) + 2Н+, тогда [Н+]2 К =/) ех [НЦ 2 Степень экстракции Л равна /) Л= /) 1 00% ! + в/ орг тогда [Н+]2 Л )/ [Н+]г К =Р [НЬ]2 100 — Л Ъ [НЦ2 40 50 (10 2)2 — 3,3 ° 10 о.
100 40 10 . (10-4)2' П4 12.2. Контрольные вопросы 1. В чем сущность метода зкстракции? Какие задачи и цели решаются с помощью этою метода? 2. Что такое константа распределения (К ) вещества А? От каких параметров зависит ее значение? 3. Что такое коэффициент распределения вещества А (/) )7 По какой формуле его определяют? От каких параметров зависит ею значение? 4.
Охарактеризуйте величину степени извлечения вещества А(Л ). В каких единицах она выражается? 5. Какова связь между степенью извлечения (Л ) компонента А А и его коэффициентом распределения (Р )? А 6. Напишите уравнение экстракции металла Ме+" в форме хелата МеЬ с органическим реагентом Н1. 7. Приведите выражение константы равновесия (К ) при экстех ракции халата МеЬ . н' 3.
Зависит ли величина К от рН среды и какая между ними ех связь? О. Приведите графическую зависимость )3Р от рН. 10. Йазовите органические растворители, наиболее часто используемые в методе экстракции. 11. Назовите типы соединений, в виде которых экстрагируются ионы металлов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
