О.Ф. Петрухина - Аналитическая химия (Физические и физико=химические методы анализа) (1110109), страница 104
Текст из файла (страница 104)
В выводах указывают, какая из подвижных фаз является более эффективной для разделения данных ионов. Работа 8. Разделение и идентификация ионов металлов в растворе с последующим определением Ге~+ При аналитическом контроле содержания ионов металлов в технологических растворах и сточных водах часто возникает необходимость их разделения и идентификации. Метод распределительной хроматографии на бумаге позволяет довольно быстро, просто и надежно разделить и иденти$ицировать некоторые ионы металлов, в частности Гезе, М~+, Уп ", Со~" и Сц~". Разделение этих ионов основано на способности образовывать по устойчивости и хроматографической подвижности отрицательно заряженные комплексы с хлорид-ионами.
Идентификацию ионов проводят по методу "свидетелей" — сопоставление величин ЯГдля хроматографических зон анализируемой смеси и растворов-"свидетелей" при использовании как минимум двух разных подвижных фаз. 473 лосок наносят соответственно пробы растворов отдельных ионов (№ 1 — № 4), а на пятую полоску — смесь ионов (№ 5). После подсушивания полоски с двумя разными ионами (№ 1, 3) и смесью ионов (№ 5) помешают в хроматографическую камеру с растворителями (а или б).
Оставшиеся две полосы (№ 2 и № 4) высушивают в сушильном шкафу в бюксах (без крышки) до постоянной массы (Р, г). Определяют содержание влаги в бумаге (Р, %). После развития хроматограмм Хс 1, 3, 5 их вынимают пинцетом и быстро взвешивают полоски № 1 и № 3 в закрытых бюксах. Затем все три полосы подсушивают и проявляют хроматограммы с отдельными ионами (№ 1 и № 3) соответствуюгцим проявителем. Определяют расстояние, пройденное каждым из исследуемых ионов ((), отмечают его на хроматограмме смеси (№ 5) и проявляют в этом месте зону исследуемого иона.
Рассчитывают величину Аг(см. рис. 5.31). Сравнивают булля зон Гез+ и Х(з+ или Хпз+ и Соз" с зонами этих же ионов на хроматограмме смеси № 5. Рассчитывают коэффициенты распределения исследуемых ионов и оценивают эффективность их разделения в данной хроматографической системе (а или б) по величинам АГ, ВЭТТ, а и Я (см. разд. 5.1.). Результаты эксперимента и расчетов записывают в таблицу. Выполнение работы Готовят четыре раствора "свидетелей", используя различные комбинации ионов, которые могут находиться в исследуемом растворе: Хо 1 — Х14", Соз", 4.п2"; Хо 2 — Сна~, геЗ"; Хо 3— Х12ь„Созь, гезь; Ха 4 — Сц2ь, 7п2". Для этого в пробирках смешивают по капле соответствующих растворов хлоридов металлов. Для каждой системы подвижных фаз а) и б) нарезают по шесть полосок хроматографической бумаги шириной 2 — 3 см и длиной 14 — 15 см.
Проводят стартовые линии и в центр стартовой линии каждой из четырех полосок наносят 2 — 3 капли соответствующей смеси раствора "свидетелей" (Хо 1 ... Хе 4). На две оставшиеся полосы наносят исследуемый раствор. Полоски со "свидетелями" и анализируемой смесью подвешивают в хроматографические камеры с подвижными фазами а) и б). После развития хроматограмм полоски тщательно высушивают в вытяжном шкафу.
Измеряют расстояние между стартовой линией и фронтом растворителя для хроматограмм "свидетелей" (Е„) и анализируемой смеси (Е). Зная величину Яу(см.таблицу) и 1„рассчитывают значение! (см. рис. 5.3!). Ион Со+ Спз' упы гез" Яу О,1 — 0,2 0,4 — О,б 0,4 — 0,8 0,8 в 1,0 0,8 в 1,0 Окраска розовая зон синяя буро-красная;голубая (проявитель — пары аммиака) красная буро-крас- ная 474 Железо(!П) после хроматографического концентрирования определяют фотометрическим методом в виде окрашенного роданидного комплекса. Приборы и реактивы Хроматографическая бумага. Хроматографические камеры.
Эксикатор. Пробирки. Подвижная фаза: а) смесь ацетона, концентрированной НС1, воды (87:8:5); б) смесь и-бутилового спирта, ацетона, концентрированной НС1, воды (4;3;2:1) "Свидетели": растворы хлоридов никеля (П), кобальта (П), меди (П), цинка (П), железа (П!), содержашие по 2 мг/мл иона металла. Проявитель: для обнаружения гез", Соз", Х)2" — см. работу 3; для обнаружения С02" — пары аммиака, 10%-ный раствор, гексацианоферрата; для обнаружения Уп2" — 1%-ный раствор дитизона в СС14.
Хроматограммы на 1 — 2 мин помещают в эксикатор с раствором аммиака, при этом проявляется зона меди бледно-голубого цвета. Для обнаружения других катионов капилляром, содержащим нужный проявитель, прикасаются к участку хроматограммы, соответствующему рассчитанному значению длины! для данного катиона. По значениям Я. хроматографических зон исследуемые элементы можно разбить на три г~уппы: в нижней части хроматограммы располагаются ионы % ~, в средней части — Со~', Сц~~, в верхней части — Тпз+, Гез+. Ввиду близости зон элементов в каждой группе рекомендуется на каждой из двух хроматограмм анализируемых смесей проявлять не более чем т)ои зоны элементов по одному из каждой группы, например % ~, Со2~, Гез" или %2~ Сиз~ 211з~. Делают вывод о качественном составе анализируемой смеси катионов, сопоставляя значения Л обнаруженных зон и зон "свидетелей", полученных при использовании подвижных фаз а) и б).
Конценгрирование Гез~ на круговой бумажной хроматограмме и последующее его фотометрическое определение проводят по методике, приведенной в работе 3. 5.3.6. Тонкослойная хроматография (ТСХ) Общая характеристика метода. Тонкослойная хроматография— широко распространенный вариант жидкостной хроматографии, отличающийся от колоночной хроматографии по форме неподвижной фазы и способу перемещения подвижной фазы, а также по технике исполнения и аппаратурному оформлению хроматографического процесса. В ТСХ процесс разделения происходит в слое тонкодисперсного сорбента, нанесенного на стеклянную или металлическую пластинку. Толщина такого слоя во много раз меньше его длины или ширины.
Именно поэтому вместе с бумажной хроматографией ТСХ относят к плоскостным хроматографическим методам. В отличие от колоночной хроматографии в ТСХ время движения по слою неподвижной фазы (или время пребывания в хроматографической системе) одинаково для всех компонентов хроматографируемой смеси. При этом скорость элюирования не постоянна, а уменьшается (функция квадрата времени в случае линейной ТСХ) до некоторого значения, определяемого свойствами фаз (вязкость, поверхностное натяжение подвижной фазы, угол смачивания, размер и плотность упаковки зерен сорбента неподвижной фазы). По механизму разделения веществ ТСХ не отличается от колоночной хроматографии. В ТСХ применяют следующие сочетания подвижной и неподвижной фаз: жидкость — твердое вещество 475 (адсорбент, ионообменная смола), жидкость — жидкость, нанесенная на твердое вещество, и жидкость — гель или пористое вещество.
Соответственно разделение может быть реализовано по адсорбционному, ионообменному, распределительному или молекулярно-сиговому механизму. Таким образом, по разнообразию механизмов разделения ТСХ превосходит бумажную хроматографию. В практике аналитической химии, особенно в органическом анализе, наибольшее распространение получила адсорбционная ТСХ, которой и будет уделено основное внимание ниже. К достоинствам ТСХ относятся прежде всего удобство и техническая простота исполнения, невысокая стоимость анализа.
По сравнению с колоночной хроматографией этот метод имеет большую производительность (за счет возможности одновременного анализа нескольких проб, причем независимо от хроматографической подвижности анализируемых компонентов), кроме того можно визуально контролировать процесс разделения. Как способ разделения ТСХ хорошо сочетается с различными инструментальными аналитическими методами для определения содержания разделенных компонентов, что позволяет использовать метод для анализа микроколичеств соединений.
Основной характеристикой удерживания хроматографируемых соединений в ТСХ, как и в бумажной хроматографии, является величина Я; которая связана с константой распределения данного вещества между подвижной и неподвижной фазами. Между величиной Я и временем удерживания вещества при одинаковом составе и отношении объемов подвижной и неподвижной фаз существует довольно простая зависимость (гк- го) () — Лд) о Ру Эта зависимость позволяет оценивать значения !к по величинам ЯГ(и наоборот).
На практике метод ТСХ удобно использовать для подбора и оптимизации условий разделения веществ в колоночной хроматографии (главным образом в ВЭ)КХ). Другие хроматографические параметры ТСХ вЂ” общие для плоскостных вариантов хроматографии — рассмотрены в разд. 5.3.4. Выбор хроматогрвфической системы. Выбор неподвижной и подвижной фаз определяется прежде всего природой разделяемых веществ, которая обусловливает их хроматографические свойства.
Наиболее универсальными сорбентами для адсорбционной ТСХ, пригодными для разделения самых разнообразных соединений, являются силикагель и оксид алюминия. Применение находят и другие сорбенты: целлюлоза, полиамид, кизельгур, а также смешанные сорбенты и неполярные сорбенты на основе химически модифицированных кремнеземов. 476 Отправным моментом при подборе подходящей подвижной фазы (по практическим соображениям чаше всего варьируется состав именно этой хроматографической фазы) должны быть представления о природе адсорбционных взаимодействий веществ (силах межмолекулярного взаимодействия с сорбентом и элюентом) и их относительный вклад в общую энергию адсорбции (конечно, если строение веществ известно).
Следует также руководствоваться тем, что оптимальное разделение наблюдается в интервале значений Ягот 0,3 до 0,7, и в соответствии с этим необходимо повышать или понижать полярность (элюирующую способность) подвижной фазы. Обычно в ТСХ используют двухкомпонентные смеси растворителей с различной полярностью, варьированием соотношения которых достигается нужное разделение. Однако в ряде задач требуется применения более сложных систем растворителей.
Наконец, для оптимизации хроматографической системы немаловажен учет эффективности разделения, от которой зависит такая важная характеристика хроматографического процесса, как чигло разделений. Эффективность разделения в ТСХ определяется теми же факторами, что и в других хроматографических методах (см. 5.1), и зависит от подвижности компонентов, природы подвижной фазы (вязкость, скорость), размера частиц сорбента, расстояния, пройденного фронтом подвижной фазы (т. е. длины пластинки) и других параметров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
