Инструментальные методы химического анализа

Для разделения водорастворимых  веществ в качестве подвижной  фазы обычно выбирают органический растворитель, а в качестве неподвижной –  воду. К растворителям предъявляются  следующие требования: растворители подвижной и неподвижной фаз  не должны смешиваться, состав растворителя в процессе хроматографирования не должен изменяться, растворители должны легко удаляться с бумаги, быть доступными и нетоксичными для человека.

Индивидуальные растворители в распределительной хроматографии  используют относительно редко. Чаще для  этой цели применяют смеси веществ, например бутилового или амилового  спирта с метиловым или этиловым, насыщенные водные растворы фенола, крезола  и др., смеси бутилового спирта с уксусной кислотой, аммиаком т.д. Применение различных смесей растворителей позволяет плавно изменять R_f и тем самым создавать наиболее благоприятные условия разделения.

Качественный состав пробы в методе бумажной распределительной  хроматографии может быть установлен по специфической окраске отдельных пятен на хроматограмме, либо по числовому значению R_f каждого компонента.

Количественные определения  в распределительной хроматографии  выполняются по хроматографическим характеристикам (площадь пятна на хроматограмме и интенсивность его окраски), либо по методу вымывания. В последнем случае хроматограмму разрезают на отдельные части по числу пятен, каждое пятно обрабатывают соответствующим экстрагентом и определяют количество экстрагированного вещества любым подходящим методом: фотометрическим, полярографическим и т. д.

Решение типовых задач  по теме «Хроматографические методы»

Задача 1. Определить массовую долю (%) компонентов газовой смеси по следующим данным:

Компонент: Пропан        Бутан        Пентан        Циклогексан

S, мм²                  175               203             182                     35

k                          0,68              0,68            0,69                   0,85

Решение: Расчеты проводим по методу внутренней нормализации, согласно которому:

ωi = Si ^. k_i / S Si ^. k_i ^. 100% ,

где ωi – массовая доля i-го компонента в смеси, %; S_i – площадь пика i-го компонента; k_i – поправочный коэффициент, определяемый чувствительностью детектора к i-му компоненту.

Найдем приведенную суммарную площадь пиков:

S Si ^. K_i  = 175 ^. 0,68 + 203 ^. 0,68 + 182 ^. 0,69 + 35 ^. 0,85 = 412,4.

Отсюда массовая доля (%) пропана равна

ω(пропана) = (175 ^. 0,68 / 412,4 ) ^. 100% = 28,6%.

Ответ: Массовая доля пропана 28,6%.

Аналогично находим  массовые доли ω (%) остальных компонентов смеси: ω(бутана) = 33,46%, ω(пентана) = 30,46%, ω(циклогексана) = 7,22%.

При выполнении анализа  по методу внутреннего стандарта расчет проводят по формуле

ω_i = ( S_i ^. k_i ) / ( S_ст ^.  k_ст ) ^. R ^. 100%,

где S_ст – площадь пика вещества, введенного в качестве внутреннего стандарта; k_ст – его поправочный коэффициент; R – отношение массы внутреннего стандарта к массе анализируемой пробы.

Задача  2: Для хроматографического определения никеля на бумаге, пропитанной раствором диметилглиоксима, приготовили три стандартных раствора. Для этого навеску 0,2480 NiCl₂ ^. 6Н₂О растворили в мерной колбе на 50 мл. Затем из этой колбы взяли 5,0; 10,0 и 20,0 мл и разбавили в колбах на 50 мл. Исследуемый раствор также разбавили в мерной колбе на 50 мл.

Постройте калибровочный  график в координатах h – C_Ni и определите содержание никеля (мг) в исследуемом растворе, если высота пиков стандартных растворов равнa h₁ = 25,5; h₂ =37,5; h₃ = 61,3, а высота пика исследуемого раствора равна h_x = 49,0 мм.

Решение: Находим массу никеля в навеске NiCl₂^.6Н₂О, учитывая, что М(NiCl₂^.6Н₂О) и М(Ni) – молярные массы NiCl₂^.6Н₂О и Ni соответственно равны 238 г/моль и 59 г/моль. Тогда масса никеля в исследуемой навеске NiCl₂^.6Н₂О составит:

m_Ni = (59 ^.  0,248) / 238 = 0,0615 г

0,0615г – 50 мл содержание  никеля в первой колбе 0,00615 г/50мл

Х г - 5 мл

0,0615г – 50 мл содержание  никеля во второй колбе 0,0123 г/50мл

Хг - 10 мл

0,0615 - 50 мл содержание  никеля в третьей колбе 0,0246 г/50 мл

Хг - 20 мл

На основании проведенных расчетов строим график в координатах: h, мм – содержание никеля (С, г/50 мл). На график наносим высоту пика исследуемого раствора h=49 мм и находим содержание никеля в исследуемом растворе С = 18,45 мг/50мл.

Ответ: 18,45 мг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература:

1. Скуг Д. Основы аналитической химии. В 2 кн. Кн. 2/ Д. Скуг, Д. Уэст. Под ред. Ю.А. Золотова. – М.: Мир, 1979. – 480 с.
2. Дорохова Е.Н. Аналитическая химия. Физико-химические методы анализа/ Е.Н. Дорохова, Г.В. Прохорова. – М.: Высшая школа, 1991. – 256 с.
3. Цитович И.К. Курс аналитической химии/ И.К. Цитович. – М.: Высшая школа, 1994. – 495 с.
4. Васильев В.П. Аналитическая химия. Сборник вопросов, упражнений и задач/ В.П. Васильев, Л.А. Кочергина, Т.Д. Орлова. Под ред. В.П. Васильева. – М.: Дрофа, 2003. – 320с.
5. Ляликов Ю.С. Задачник по физико-химическим методам анализа/ Ю.С. Ляликов, М.И. Булатов, В.И. Бодю, С.В. Крачун. – М.: Химия, 1972. – 268 с.
6. Васильев В.П. Практикум по аналитической химии/ В.П. Васильев, Р.П. Морозова, Л.А. Кочергина.- М.:Химия, 2000.–328 с.
7. Алимарин И.П. Справочное пособие по аналитической химии/ И.П. Алимарин, Н.Н. Ушакова. – М.: Изд-во МГУ, 1977. – 104 с.
8. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии/ Ю.Ю. Лурье. – М.: Химия, 1979. – 480 с.
9. Основы аналитической химии. В 2 кн. Кн. 2. Методы химического анализа/ Ю.А. Золотов, Е.Н. Дорохова, В.И. Фадеева и др. Под ред. Ю.А. Золотова. – М.: Высшая школа, 2002. – 494 с.