С.К. Пискарёва - Аналитическая химия (1110124), страница 71
Текст из файла (страница 71)
В значительной степени он опирается на физико-химические методы. К физико-химическим методам анализа относится большое число методов количественного анализа, основанных на измерении -различных физических свойств простых веществ или химичесхих соединений при проведении химических реакций. Физико-химические методы анализа близко подходят к физическим методам, основанным на измерении только физических свойств вещества.
И в физических, и в физико-химических методах используют разнообразную аппаратуру, поэтому их объединяют под общим названием инструментальных методов. Измеряют такие свойства, как теплоты реакций, плотность, поверхностное натяжение, вязкость, показатели преломления, ,полуэлектродные потенциалы, электрическую проводимость, флуоресценцию, вращение плоскости поляризации, помутнение, из,,лучение радиации, поглощение лучистой энергии и др. Физико-химические методы анализа можно разделить на электрохимическне, оптические, хроматографические, радиометрические и масс-спектрометрические.
1. Электрохимические методы анализа основаны на использовании электрохим ических свойств анализируемых веществ. ;К ним относятся следующие методы. Электрогравиметрический метод, основанный на точном измерении массы определяемого вещества или его составных частей, -которые выделяются на электродах при прохождении постоянного .электрического тока через анализируемый раствор. Кондуктометрический метод, основанный на измерении электрической проводимости растворов, которая изменяется в результате протекающих химических реакций и зависит от свойств электролита, его температуры и концентрации растворенного ве1цества.
327 Потенциометрический метод, основанный на измерении потенциала электрода, погруженного в раствор исследуемого вещества. ' Потенциал электрода зависит от концентрации соответствующих ионов в растворе при постоянных условиях измерений, которые проводят с помощью приборов потенциометров. Полярографический метод, основанный на использовании явления концентрационной поляризации, возникающей на электроде с малой поверхностью при пропускании электрического тока через анализируемый раствор электролита.
Кулонометрический метод, основанный на измерении количества электричества, израсходованного на электролиз определенного количества вещества. В основе метода лежит закон Фарадея. 2. Оптические методы анализа основаны на использовании оптических свойств исследуемых соединений. К ним относятся следующие методы. Эмиссионный спектральный анализ, основанный на наблюдении линейчатых спектров, излучаемых парами веществ при их нагревании в пламени газовой горелки, искры или электрической дуге. Метод дает возможность определять элементный состав веществ.
Абсорбционный спектральный анализ в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра. Различают спектрофотометрический и фотоколориметрический методы. Спектрофотометрический метод анализа основан на измерении поглощения света (монохроматического излучения) определенной длины волны, которая соответствует максимуму кривой поглощения вещества.
Фотоколориметрическнй метод анализа основан на измерении светопоглощения или определения спектра поглощения в приборах †фотоколориметр в видимом участке спектра. Рефрактометрия, основанная на измерении коэффициента преломления. Поляриметрия, основанная на измерении врагцения плоскости поляризации. Нефелометрия, основанная на использовании явлений отражения или рассеивания света неокрашенными частицами, взвешенными в растворе.
Метод дает возможность определять очень малые количества вещества, находящиеся в растворе в виде взвеси. Турбидиметрия, основанная на использовании явлений отражения или рассеивания света окрашенными частицами, которые находятся во взвешенном состоянии в растворе.
Свет, поглощенный раствором или прошедший через него, измеряют так же, как и при фотоколориметрии окрашенных растворов. Люминесцентный или флуоресцентный анализ, основанный на флуоресценции веществ, которые подвергаются облучению ультрафиолетовым светом. При этом измеряется интенсивность излучаемого или видимого света. Пламенная фотометрия (фотометрия пламени), основанная на распылении раствора исследуемых веществ в пламени, выделении характерного для анализируемого элемента излучения и измерении его интенсивности.
Метод используют для анализа щелочных, щелочно-земельных и некоторых других элементов. 3. Хроматографические методы анализа основаны на использовании явлений избирательной адсорбции. Метод применяют в анализе неорганических и органических веществ для разделения, концентрирования, выделения отдельных компонентов из смеси, очистки от примесей. 4. Радиометрические методы анализа основаны на измерении радиоактивного излучения данного элемента. 5. Масс-спектрометрические методы анализа основаны на определении масс отдельных ионизированных атомов, молекул и радикалов, в результате комбинированного действия электрического и магнитного полей.
Регистрацию разделенных частиц проводят электрическим (масс-спектрометрия) или фотографическим (масх-спектрография) способами. Определение проводят иа приборах — масс-спектрометрах или масс-спектрографах. 4 2. СУЩНОСТЬ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО МЕТОДА И ЕГО ПРЕИМУЩЕСТВА Хроматографический метод анализа был предложен в 1903 г. русским ученым М. С. Цветом. Он писал: «При фильтрации смешанного раствора через столб адсорбента пигменты... расслаиваются в виде отдельных, различно окрашенных зон. Подобно световым лучам в спектре, различные компоненты сложного пигмента закономерно распределяются друг за другом в столбе сорбента н становятся доступными качественному определению.
Такой расцвеченный препарат я назвал хроматограммой, а соответствующий метод анализа — -хроматографическим методом». Работы М. С. Цвета послужили фундаментом для развития хроматографии. Она стала одним из чувствительных методов исследования, удовлетворяющим современным требованиям. Отсутствие дорогостоящей и сложной аппаратуры, простота методики делают его доступным при различных исследованиях в любых условиях. Эффективность и экономичность хроматографического анализа выдвигает его в один из основных методов исследования веществ.
Хроматография является методом разделения сложных смесей, состоящих нз близких по свойствам веществ, на составные компоненты, которые сохраняются без изменения первоначальных свойств. Хроматографический метод — физико-химический метод разделения компонентов сложных смесей газов, паров, жидкостей нли растворенных веществ, основанный на использовании сорбционных 329 процессов в динамических условиях. В простейшем виде эти условия осуществляются при прохождении раствора, содержащего растворенные вещества, через колонку со слоем сорбента. Вследствие различной сорбируемости компонентов смеси происходит их разделение по длине колонки за счет многократного повторения сорбции, десорбции и других процессов.
В основе хроматографическ ого разделения лежит различие в сорбционной активности компонентов смеси по отношению па ов ил к данному сорбенту. Под сорбцией понимают поглощение г газов, р ли растворенных веществ жидкими или тверлыми сорбентами. Различают четыре вида сорбции: абсорбция — поглощение газов, паров, растворенных веществ всем объемом твердой или жидкой фазы; адсорбция — поглощение веществ поверхностью твердого или жидкого сорбента; хемосорбция — поглощение веществ жидким или твердым сорбентом с образованием химических соединений; капиллярная конденсация — образование жидкой фазы в по ах и капиллярах твердого сорбента при поглощении паров веществ. Хроматографические методы подразделяют на группы в зависимости от типа сор бционного процесса.
Например, для газоадсорбционной хроматографии преобладающим является процесс адсорбции, лля хроматографии на бумаге — процесс капиллярной конденсации, а для ионообменной хроматографии — про-' цесс хемосорбции и т. д. Хроматографические методы имеют варианты в зависимости от агрегатного состояния сорбента и анализируемой смеси. Сорбент может быть твердым или жидким, а анализируемая смесь — газообразной или жидкой в виде раствора. $3. КЛАССИФИКАЦИЯ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИХ МЕТОДОВ Хроматографические методы классифицируют по следующим признакам: 1) по агрегатному состоянию смеси, в котором проводят ее разделение на компоненты,— газовая, жидкостная и газо-жидкостная хроматография; 2) по механизму разделения-— слительнадсорбционная распределительная,ионообменная, осадочн ая, окительно-восстановительная, адсорбционно-комплекс об з о ра оваая хроматография; 3) по форме проведения хроматографического процесса — колоночная, капиллярная, плоскостная (бумажная, тонкослойная и мембранная).
Разделение веществ может происходить и в результате нескольких одновременно действующих механизмов. Это приводит к образованию хроматограмм смешанного типа, однако олин из процессов всегда является доминирующим. Современная практика хроматографии насчитывает несколько десятков разновидностей.
4 4. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО МЕТОДА АНАЛИЗА 1. Адсорбционно-жидкостная хроматография — разделение жидких веществ вследствие различнои адсорбируемости их на сорбенте. Вещества по силе сорбируемости на данном сорбенте образуют адсорбционный рял: А > В > С. Каждый из членов адсорбционного ряда, обладая большим адсорбционным сродством, чем последующий, вытесняет его из соединения и, в свою очередь, вьггесняется предыдущим. Таким образом, можно разделить молекулы неэлектролитов. 2. Газо-адсорбционная хроматография — разделение смеси газов на твердом сорбенте.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
