Metodat për ndarjen dhe përqendrimin e substancave. Karakteristikat e përgjithshme të metodave të ndarjes dhe përqendrimit. Metodat e ndarjes dhe përqendrimit

26.11.2019 Ngrohja

F KSMU 4/3-04/01

IP nr. 6 UMS në KazGMA

14 qershor 2007

Universiteti Shtetëror i Mjekësisë Karaganda

Departamenti i Disiplinave Farmaceutike me Kursin Kimi

Tema: Metodat e veçimit, ndarjes dhe koncentrimit të substancave në kiminë analitike.

Disiplina Kimi analitike

Specialiteti 051103 "Farmaci"

Koha (kohëzgjatja) 50 minuta

Karaganda 2011

Miratuar në një mbledhje të kursit të kimisë

"29". 08. 2011 Procesverbali nr.1

Përgjegjëse për kursin ______________ L.M. Vlasov
Tema: Metodat e izolimit, ndarjes dhe koncentrimit të substancave në kiminë analitike.
Synimi: Për të formuar ide rreth përdorimit të metodave të izolimit, ndarjes dhe përqendrimit të substancave në kiminë analitike për të siguruar rezultate të besueshme analitike, për të studiuar metodat e maskimit të përdorura për eliminimin e përbërësve ndërhyrës.
Plani:

Maskimi.
Ndarja dhe përqendrimi.
Karakteristikat sasiore të ndarjes dhe përqendrimit.
Reshjet dhe bashkë-reshjet.
Adsorbimi, okluzioni, polimorfizmi.

Materiali ilustrues: prezantimi.

Metodat e maskimit, ndarjes dhe përqendrimit.
Shpesh në praktikën e analizave kimike, metoda e përdorur për zbulimin ose përcaktimin e komponentëve të nevojshëm nuk jep rezultate të besueshme pa eliminuar më parë ndikimin e komponentëve ndërhyrës (përfshirë përbërësit kryesorë që përbëjnë "matricën" e kampionit të analizuar). Ka dy mënyra për të eliminuar komponentët ndërhyrës. Një prej tyre është maskimi - transferimi i përbërësve ndërhyrës në një formë që nuk ka më një efekt ndërhyrës. Ky operacion mund të kryhet drejtpërdrejt në sistemin e analizuar, dhe komponentët ndërhyrës mbeten në të njëjtin sistem, për shembull në të njëjtën zgjidhje.

Maskimi nuk është gjithmonë i mundur, veçanërisht kur analizohen përzierjet me shumë përbërës. Në këtë rast, përdoret një metodë tjetër - ndarja e substancave (ose përqendrimi).

maskimi

maskimi- ky është frenimi ose shtypja e plotë e një reaksioni kimik në prani të substancave që mund të ndryshojnë drejtimin ose shpejtësinë e tij. Në këtë rast, nuk formohet asnjë fazë e re, e cila është përparësia kryesore e maskimit ndaj ndarjes, pasi përjashtohen operacionet që lidhen me ndarjen e fazave nga njëra-tjetra. Ekzistojnë dy lloje të maskimit - termodinamik (ekuilibër) dhe kinetik (jo ekuilibër). Në maskimin termodinamik krijohen kushte në të cilat konstanta e reaksionit të kushtëzuar zvogëlohet në atë masë sa që reaksioni të vazhdojë në mënyrë të parëndësishme. Përqendrimi i komponentit të maskuar bëhet i pamjaftueshëm për të rregulluar në mënyrë të besueshme sinjalin analitik. Maskimi kinetik bazohet në rritjen e diferencës midis shkallës së reagimit të maskuar dhe të analitit me të njëjtin reagent. Për shembull, reaksioni i induktuar i MnO - 4 me CI - në prani të Fe (II) ngadalësohet në prani të joneve fosfat.

Mund të dallohen disa grupe agjentësh maskues.

Substancat që formojnë komponime më të qëndrueshme me substancat ndërhyrëse sesa me analitet. Për shembull, formimi i një kompleksi Fe (II) me një jon tiocianat të kuq mund të parandalohet duke futur fluorid natriumi në tretësirë. Fluori - Jonet lidhin hekurin (III) në një kompleks të pangjyrë FeF 3-6, më i qëndrueshëm se Fe (SCN) n (n -3), i cili eliminon efektin ndërhyrës të Fe (III) pas zbulimit, Co (II) në formë e një kompleksi me ngjyrë blu Co (SCN) n (n -2) . Trietanolamina është e përshtatshme për maskimin e Mn (II), Fe (III) dhe AI (III) në solucione alkaline në titrimin kompleksometrik të kalciumit, magnezit, nikelit dhe zinkut.
Substancat që parandalojnë reaksionet acido-bazike me formimin e hidroksideve pak të tretshme. Për shembull, në prani të acidit tartarik, hidrat oksid Fe(III) nuk precipitohet nga amoniaku deri në pH 9-10.
Substancat që ndryshojnë gjendjen e oksidimit të jonit ndërhyrës. Për shembull, për të eliminuar efektin ndërhyrës të Cr (III) në titrimin kompleksometrik të aluminit dhe hekurit, rekomandohet oksidimi i tij në Cr (VI).
Substancat që precipitojnë jonet ndërhyrëse, por precipitati mund të mos ndahet. Për shembull, në titrimin kompleksometrik të kalciumit në prani të magnezit, i cili precipitohet si hidroksid, por nuk ndahet.
Substancat me një veprim specifik. Për shembull, valët polarografike shtypen në prani të surfaktantëve të caktuar.

Ndonjëherë maskimi kombinon këto teknika. Për shembull, jonet Cu (II) mund të maskohen nga jonet cianide, tiosulfate. Në këtë rast, Cu (II) reduktohet në Cu (I), dhe më pas, me një tepricë të një substance maskuese, formon komplekse të përbërjes Cu (CN) 4 3-, Cu (S 2 O 3) 2 3- .

Për të vlerësuar efektivitetin e maskimit, përdorni indeksi i maskimit. Është logaritmi i raportit të përqendrimit total të substancës ndërhyrëse përqendrimi i tij mbetet i palidhur. Indeksi i maskimit mund të llogaritet duke ditur konstantet e ekuilibrit të kushtëzuar të reaksioneve të maskimit përkatës.

Në analizat kimike përdoren shpesh agjentët e mëposhtëm maskues: komplekse; acide hidroksi (tartarik, citrik, malonik, salicilik); polifosfate të afta për të formuar komplekse me një strukturë kelate me gjashtë anëtarë (piro- dhe tripolifosfate natriumi); piliaminat; glicerinë; tiurea; jon halide-, cianid-, tiosulfat; amoniaku, si dhe një përzierje substancash [për shembull, KI në një përzierje me NH 3 në titrimin kompleksometrik të Cu (II) në prani të Hg (II)].

Së bashku me maskimin në analizën kimike, ndonjëherë ata përdorin demaskimin - transferimin e një substance të maskuar në një formë që mund të hyjë në reaksione që zakonisht janë karakteristike për të. Kjo arrihet me protonimin e përbërjes maskuese (nëse është një bazë e dobët), shkatërrimi ose heqja e pakthyeshme e tij (për shembull, me ngrohje), një ndryshim në gjendjen e oksidimit, duke u lidhur në një përbërje më të fortë. Për shembull, demaskimi i joneve metalike nga komplekset me NH 3 , OH - , CN - , F - mund të bëhet duke ulur pH. Komplekset e kadmiumit dhe zinkut me cianid-jon shkatërrohen nga veprimi i formaldehidit, i cili reagon me cianid-jonin, duke formuar nitrilin e acidit glikolik. Komplekset e peroksidit, si titani (IV), zbërthehen duke zier në solucione acidike. Demaskimi mund të arrihet gjithashtu duke oksiduar përbërjen maskuese (p.sh. oksidimi EDTA) ose duke ndryshuar gjendjen e oksidimit të substancës së maskuar (Fe 3- ↔ Fe 2-).

2. Ndarja dhe përqendrimi.
Nevoja për ndarje dhe përqendrim mund të jetë për shkak të faktorëve të mëposhtëm: 1) kampioni përmban përbërës që ndërhyjnë në përcaktimin; 2) përqendrimi i analitit është nën kufirin e zbulimit të metodës; 3) komponentët që do të përcaktohen janë të shpërndara në mënyrë të pabarabartë në mostër; 4) nuk ka mostra standarde për instrumentet kalibruese; 5) kampioni është shumë toksik, radioaktiv ose i shtrenjtë.

Ndarja- ky është një operacion (proces), si rezultat i të cilit përbërësit që përbëjnë përzierjen fillestare përcaktohen njëri nga tjetri.

përqendrimi- një operacion (proces), si rezultat i të cilit rritet raporti i përqendrimit ose sasisë së mikrokomponentëve me përqendrimin ose sasinë e një makrokomponenti.

Kur ndahen, përqendrimet e përbërësve mund të jenë afër njëri-tjetrit, por gjithashtu mund të ndryshojnë. Përqendrimi kryhet në kushte kur përqendrimet e përbërësve ndryshojnë ndjeshëm.

Kur përqendrohen, substancat që janë të pranishme në sasi të vogla ose mblidhen në një vëllim ose masë më të vogël ( përqendrimi absolut), ose janë të ndara nga makrokomponenti në atë mënyrë që raporti i përqendrimit të mikrokomponentit me përqendrimin e makrokomponentit të rritet ( përqendrimi relativ). Përqendrimi relativ mund të konsiderohet si ndarje, me ndryshimin se përqendrimet fillestare të përbërësve ndryshojnë ndjeshëm këtu. Një shembull i përqendrimit absolut është avullimi i një matrice në analizën e ujit, tretësirave të acideve minerale dhe tretësve organikë. Qëllimi kryesor i parapërqendrimit relativ është zëvendësimi i matricës, e cila e vështirëson analizën për një arsye ose një tjetër, me një tjetër organike ose inorganike. Për shembull, kur përcaktohen papastërtitë e gjurmëve në argjend me pastërti të lartë, elementi i matricës nxirret me O-izopropil-N-etiltiokarbat në kloroform dhe më pas, pas avullimit të fazës ujore në një vëllim të vogël, mikrokomponentët përcaktohen me çdo metodë.

Të dallojë grupore dhe individuale izolimi dhe përqendrimi: në rastin e grupit - disa komponentë ndahen në të njëjtën kohë, në rastin individual - një komponent ose disa përbërës në seri izolohen nga kampioni. Kur përdoren metodat e përcaktimit të shumë elementeve (emetimi atomik, fluoreshenca me rreze X, spektrometria e masës së shkëndijës, aktivizimi i neutronit), preferohen ndarja dhe përqendrimi në grup. Kur përcaktohet me metodat e fotometrisë, fluorimetrisë, thithjes atomike, përkundrazi, është më e përshtatshme të izolohet përbërësi individualisht.

Ndarja dhe përqendrimi kanë shumë të përbashkëta si në aspekti teorik, si dhe performanca teknike. Metodat për zgjidhjen e problemeve janë të njëjta, por në çdo rast specifik, modifikimet janë të mundshme në lidhje me sasitë relative të substancave, mënyrën e marrjes dhe matjes së sinjalit analitik. Për shembull, për ndarjen dhe përqendrimin përdoren metodat e nxjerrjes, të bashkëprecipitimit, kromatografisë etj.. Kromatografia përdoret kryesisht në ndarjen e përzierjeve komplekse në përbërës, bashkëprecipitimi - gjatë përqendrimit (p.sh., bashkëprecipitimi izomorfik i radium me sulfat bariumi). Është e mundur të merret në konsideratë klasifikimi i metodave bazuar në numrin e fazave, gjendjen e tyre të grumbullimit dhe transferimin e lëndës nga një fazë në tjetrën. Preferohen metodat e bazuara në shpërndarjen e lëndës ndërmjet dy fazave si lëng-lëng, lëng-ngurtë, lëng-gaz dhe gaz i ngurtë. Në këtë rast, një sistem homogjen mund të shndërrohet në një dyfazor me çdo veprim ndihmës (reshje dhe bashkëprecipitim, kristalizimi, distilimi, avullimi, etj.), ose duke futur një fazë ndihmëse - të lëngshme, të ngurtë, të gaztë (si p.sh. janë metodat e kromatografisë, ekstraktimit, sorbimit).

Ekzistojnë metoda të bazuara në ndarjen e komponentëve në një fazë, për shembull, elektrodializë, elektroforezë, metoda difuzioni dhe difuzioni termik. Sidoqoftë, edhe këtu mund të flasim me kusht për shpërndarjen e përbërësve midis dy "fazave", pasi përbërësit, nën ndikimin e energjisë së aplikuar nga jashtë, ndahen në dy pjesë që mund të izolohen nga njëra-tjetra, për shembull, një membranë gjysmë e përshkueshme. .

Çdo fushë e aplikimit të analizës kimike ka zgjedhjen e vet të metodave të ndarjes dhe përqendrimit. Në industrinë petrokimike - kryesisht metodat kromatografike, në kiminë toksikologjike - ekstraktimi dhe kromatografia, në industrinë elektronike - distilimi dhe nxjerrja.

Arsenali i metodave të ndarjes dhe përqendrimit është i madh dhe i përditësuar vazhdimisht. Për zgjidhjen e problemeve përdoren pothuajse të gjitha vetitë kimike dhe fizike të substancave dhe proceset që ndodhin me to.
3. Karakteristikat sasiore të ndarjes dhe përqendrimit.
Shumica e metodave të ndarjes bazohen në shpërndarjen e një substance midis dy fazave (I dhe II). Për shembull, për substancën A ka një ekuilibër

A I ↔ A II (1.1)
Raporti i përqendrimeve totale të substancës A në të dyja fazat quhet raporti i shpërndarjes D:

D \u003d C II / C I (1.2)
Nxjerrja absolutisht e plotë dhe, rrjedhimisht, ndarja është teorikisht e pamundur. Mund të shprehet efikasiteti i nxjerrjes së substancës A nga një fazë në tjetrën rikuperimi R:
R = Q II / Q II + Q I , (1.3)
ku Q është sasia e substancës; zakonisht R shprehet në përqindje.

Natyrisht, për nxjerrjen e plotë të komponentit, vlera e R duhet të jetë sa më afër 100%.

Në praktikë, rikuperimi konsiderohet sasior nëse R A ≥ 99.9%. Kjo do të thotë se 99.9% e substancës A duhet të kalojë në fazën II. Komponenti interferues B duhet të plotësojë kushtin 1/R B ≥ 99.9, d.m.th. jo më shumë se 0.1% e substancës B duhet të kalojë në fazën II.

Karakteristika sasiore e ndarjes së substancave A dhe B, për të cilat vendosen ekuilibra ndërmjet fazave I dhe II, është faktori i ndarjesά A/B:
ά A/B = D A / D B (1.4)

Për ndarjen, është e nevojshme që vlera e ά A/B të jetë e lartë, dhe prodhimi D A D B të jetë afër unitetit. Le të ά A/B = 10 4 . Kombinimet e mëposhtme të vlerave D A dhe D B janë të mundshme:
D A D B R A , % R B , %

10 5 10 100 90,9

10 2 10 -2 99,0 0,99

10 -1 10 -5 9,1 0,001
Siç shihet, ndarja mund të arrihet me D A D B =1.

Për të vlerësuar efikasitetin e përqendrimit përdoret faktori i përqendrimit S tek:
S k \u003d q / Q / q test / Q test, (1.5)
ku mostra q, q - sasia e mikrokomponentit në koncentrat dhe kampion; Mostra Q, Q - sasia e makrokomponentit në koncentrat dhe kampion.

Koeficienti i përqendrimit tregon se sa herë ndryshon raporti i sasive absolute të mikro- dhe makro-përbërësve në koncentrat në krahasim me të njëjtin raport në kampionin origjinal.
4. Reshjet dhe bashkëreshjet
Metodat e ndarjes dhe përqendrimit përfshijnë precipitimin me formimin e precipitateve kristalore dhe amorfe.

Kushtet për formimin e precipitateve kristalore.

E nevojshme:

Kryerja e precipitimit nga solucionet e holluara me një zgjidhje të holluar të precipitantit;
Shtoni precipitantin ngadalë, pikë-pikë;
Përziejini vazhdimisht me një shufër qelqi;
Kryeni precipitimin nga një tretësirë e nxehtë (nganjëherë tretësira precipituese nxehet gjithashtu);
Filtroni precipitatin vetëm pasi tretësira të jetë ftohur;
Shtoni gjatë precipitimit substanca që rrisin tretshmërinë e precipitatit.

Kushtet për formimin e precipitateve amorfe.
Precipitatet amorfe lindin si rezultat i koagulimit, d.m.th., ngjitjes së grimcave dhe grumbullimit të tyre. Procesi i koagulimit mund të shkaktohet nga shtimi i një elektroliti. Zgjidhja duhet të jetë:

Nga solucionet e nxehta;
Në prani të një elektroliti (kripëra amoniumi, acide);
Për të përftuar një precipitat të dendur që lahet mirë dhe vendoset shpejt, precipitimi kryhet nga tretësira të koncentruara me tretësirë të koncentruar të precipitantit.

Kontaminimi i sedimentit me substanca që duhet të kishin mbetur në tretësirë quhet bashkëprecipitimi .

Për shembull, nëse një tretësirë që përmban një përzierje të BaCL 2 me FeCL 3 ekspozohet ndaj H 2 SO 4 , atëherë mund të pritet që vetëm BaSO 4 të precipitojë, sepse kripë Fe 2 (SO4) 3 është e tretshme në ujë. Në fakt, kjo kripë është gjithashtu pjesërisht e precipituar. Kjo mund të shihet nëse precipitati filtrohet, lahet dhe ndizet. Precipitati BaSO 4 nuk është i bardhë i pastër, por kafe për shkak të Fe 2 O 3 të formuar si rezultat i kalcinimit të Fe 2 (SO 4) 3

Fe 2 (SO 4) 3 → Fe 2 O 3 + 3SO 3

Ndotja e sedimenteve nga bashkëprecipitimi me komponime të tretshme ndodh për shkak të reshjeve kimike dhe dallohen reshjet e mëvonshme, në të cilat sedimentet janë të kontaminuara me substanca pak të tretshme. Ky fenomen ndodh sepse pranë sipërfaqes së depozitimit, për shkak të forcave të adsorbimit, rritet përqendrimi i joneve precipitant dhe tejkalohet PR. Hp, gjatë precipitimit të joneve të Ca 2+ me oksalat amonit në prani të Mg 2+, lirohet një precipitat i CaC 2 O 4, oksalati i magnezit mbetet në tretësirë. Por gjatë mbajtjes së sedimentit CaC 2 O 4 nën lëngun amë pas një kohe ai kontaminohet me MgC 2 O 4 pak të tretshëm, i cili lëshohet ngadalë nga tretësira.

Koprecipitimi ka një rëndësi të madhe në kiminë analitike. Ky është një nga burimet e gabimeve në përcaktimin gravimetrik. Por bashkëprecipitimi gjithashtu mund të luajë një rol pozitiv. Për shembull, kur përqendrimi i analitit është aq i ulët sa që precipitimi është praktikisht i pamundur, atëherë bashkëprecipitimi i mikrokomponentit që do të përcaktohet kryhet me ndonjë kolektor (bartës) të përshtatshëm. Metoda e bashkëprecipitimit të mikrokomponentëve me kolektor përdoret shumë shpesh në metodën e përqendrimit. Rëndësia e tij është veçanërisht e madhe në kiminë e elementëve gjurmë dhe të rrallë.

Ka disa lloje të bashkëprecipitimit, dallohen adsorbimi, mbyllja, izomorfizmi.

Thithja e një lënde nga një tjetër që ndodh në ndërfaqe quhet adsorbimi . Ndotës - adsorboj , absorbohet në një sipërfaqe të fortë adsorbent .
Adsorbimi kryhet sipas rregullave të mëposhtme:

Avantazhi precipitati (për shembull, BaSO 4) së pari thith jonet e veta, d.m.th., Ba 2+ dhe SO 4 2-, në varësi të asaj se cili prej tyre është i pranishëm në tretësirë me tepricë;
Përkundrazi, jonet me një ngarkesë të madhe që janë në tretësirë të të njëjtit përqendrim do të adsorbohen me preferencë;
Nga jonet me të njëjtën ngarkesë absorbohen kryesisht jonet, përqendrimi i të cilave në tretësirë është më i madh;
Nga jonet që janë të ngarkuar në mënyrë të barabartë dhe kanë të njëjtin përqendrim, jonet janë kryesisht të përthithura, të cilat tërhiqen më fort nga jonet e rrjetës kristalore (rregulli Paneto-Fajans).

Adsorbimi është një proces i kthyeshëm; desorbimi vazhdon paralelisht me adsorbimin, d.m.th. kalimi i joneve ose molekulave të përthithura nga sipërfaqja e adsorbentit në tretësirë. Rrjedha e njëkohshme e këtyre dy proceseve çon në një gjendje ekuilibri, të quajtur ekuilibër adsorbimi.

Ekuilibri i adsorbimit varet nga faktorët e mëposhtëm:

1. Efekti i madhësisë së sipërfaqes adsorbuese

Meqenëse substancat ose jonet absorbohen në sipërfaqen e adsorbentit, sasia e substancës së përthithur nga një adsorbent i caktuar është drejtpërdrejt proporcionale me madhësinë e sipërfaqes së tij totale. Dukuria e adsorbimit në analizë duhet të merret parasysh më së shumti kur kemi të bëjmë me sedimentet amorfe, pasi grimcat e tyre formohen si rezultat i ngjitjes me njëra-tjetrën një numër i madh grimca të vogla primare dhe për këtë arsye kanë një sipërfaqe totale të madhe.

Për precipitatet kristalore, adsorbimi luan një rol më të vogël.

2. Ndikimi i përqendrimit.

Sipas izotermës së përthithjes, mund të vendoset

shkalla e adsorbimit zvogëlohet me rritjen e përqendrimit të një substance në një tretësirë
me një rritje të përqendrimit të një substance në një tretësirë, rritet sasia absolute e substancës së përthithur
me një rritje të përqendrimit të një substance në një tretësirë, sasia e substancës së përthithur tenton në një vlerë të kufizuar

adsorbimi

substancave në

përqendrimi i një lënde në një tretësirë

3. Efekti i temperaturës

Adsorbimi është një proces ekzotermik, dhe =, rrjedha e tij lehtësohet nga një ulje e temperaturës. Rritja e temperaturës nxit desorbimin.

Ndikimi i natyrës së joneve të përthithur.

Adsorbent thith disa jone më fort se të tjerët. Kjo është për shkak të selektivitetit të tij. Para së gjithash, precipitati thith ato jone që përbëjnë rrjetën e tij kristalore. Kundërvihet absorbohen sipas rregullave të mëposhtme

jonet me ngarkesë të madhe absorbohen
nga jonet me ngarkesë të njëjtë absorbohen ato jone, përqendrimi i të cilëve në tretësirë është më i lartë
nga jonet që janë të ngarkuar në mënyrë të barabartë dhe kanë të njëjtin përqendrim, jonet absorbohen kryesisht, të cilat tërhiqen më fort nga jonet e rrjetës kristalore (rregulli Panet-Fajans.)

Ata jone të jashtëm tërhiqen më fort që formojnë komponimet më pak të tretshme ose me jonizues të ulët me jonet e rrjetës, për shembull, kur AgJ precipitohet në një tretësirë reaksioni AgNO 3 + KJ që përmban CH 3 COO-, CH 3 COOAg do të absorbohet, dhe jo AgNO 3, d.m.th. Kripa e parë është më pak e tretshme në ujë se e dyta.

Mbyllja. Në mbyllje, ndotësit janë brenda grimcave të sedimentit. Mbyllja ndryshon nga adsorbimi në atë që papastërtitë e bashkëprecipituara nuk gjenden në sipërfaqe, por brenda grimcave të sedimentit.

Shkaqet e okluzionit.

Kapja mekanike e papastërtive të huaja. Ky proces është sa më i shpejtë, aq më i shpejtë është kristalizimi.

1) nuk ka kristale "ideale", ato kanë plasaritjet më të vogla, zbrazëtitë që mbushen me pijen mëmë. Kristalet më të vegjël mund të ngjiten së bashku, duke kapur pijen mëmë.

2) Adsorbimi gjatë formimit të kristalizimit të precipitatit.

Në procesin e rritjes së kristalit nga kristalet më të vogla të farës, në sipërfaqen e re thithen vazhdimisht papastërti të ndryshme nga tretësira, ndërkohë që respektohen të gjitha rregullat e përthithjes.

3) Formimi i përbërjeve kimike midis precipitatit dhe papastërtisë së bashkëdepozituar.

Shumë e rëndësishme në okluzion është rendi i kullimit të tretësirave. Kur tretësira gjatë precipitimit përmban një tepricë të anioneve që janë pjesë e precipitatit, atëherë kationet e huaja mbyllen kryesisht, dhe anasjelltas, nëse tretësira përmban një tepricë të kationeve me të njëjtin emër, atëherë anionet e huaja mbyllen.

Për shembull, gjatë formimit të BaSO 4 (BaCL 2 + NaSO 4), jonet Na + mbyllen në tepricë SO 4 2-, me tepricë Ba 2 + - CL -

Për të dobësuar okluzionet e kationeve të huaja, është e nevojshme të kryhet precipitimi në atë mënyrë që kristalet e sedimentit të rriten në një mjedis që përmban një tepricë të kationeve të vetë sedimentit. Përkundrazi, për të marrë një precipitat të lirë nga anionet e jashtme të mbyllura, është e nevojshme të kryhet precipitimi në një mjedis që përmban një tepricë të anioneve të veta të përbërjes së precipituar.

Sasia e okluzionit ndikohet nga shkalla e fluksit të precipitantit. Me një shtim të ngadaltë të precipitantit, zakonisht përftohen precipitate më të pastra. Ko-precipitimi ndodh vetëm gjatë formimit të një precipitati.

izomorfizëmështë formimi i kristaleve të përziera.

Substancat izomorfe janë ato që janë në gjendje të kristalizohen duke formuar një rrjetë kristalore të përbashkët dhe fitohen të ashtuquajturat kristale të përziera.

Një shembull tipik janë alumet e ndryshme. Nëse kristalet e pangjyrë të alumit të kaliumit KAl (SO 4) 2 12H 2 O treten me kromo - kalium me ngjyrë vjollce intensive ... KSr (SO 4) 2 12H 2 O, atëherë si rezultat i kristalizimit formohen kristale të përziera. Ngjyra e këtyre kristaleve është sa më intensive, aq më i lartë është përqendrimi i KCr(SO 4) 2.

Komponimet izomorfe zakonisht formojnë kristale të së njëjtës formë.

Thelbi i izomorfizmit qëndron në faktin se jonet që kanë rreze të afërta mund të zëvendësojnë njëri-tjetrin në rrjetën kristalore. Për shembull, jonet Ra dhe Ba kanë rreze të afërta, kështu që kur BaSO 4 precipitohet, kristalet izomorfike do të precipitojnë nga një tretësirë që përmban sasi të vogla të Ra 2+. Në ndryshim nga jonet KCr(SO 4) 2, të cilët kanë një rreze atomike më të vogël.

3. Koprecipitimi është burimi kryesor i gabimit në analizën gravimetrike.

Reshjet e përbashkëta mund të reduktohen duke zgjedhur kursin e duhur të analizës dhe duke zgjedhur në mënyrë racionale një precipitant. Kur vendoset me precipitues organikë, vërehet shumë më pak bashkëprecipitim i substancave të huaja sesa kur përdoren precipitues inorganik. Reshjet duhet të kryhen në kushte që formojnë një precipitat kristalor të trashë. Për të përballuar për një kohë të gjatë sedimentin nën pijen e nënës.

Për të pastruar precipitatin nga papastërtitë e përthithura, është e nevojshme ta lani plotësisht. Për të hequr papastërtitë që vijnë nga mbyllja dhe izomorfizmi, precipitati i nënshtrohet riprecipitimit.

Për shembull, gjatë përcaktimit të Ca 2 + , ato precipitohen në formën e CaC 2 O 4 , nëse janë të pranishme në një tretësirë të Mg 2 + , atëherë precipitati është shumë i kontaminuar me një papastërti të MgC 2 O 4 . Për të hequr qafe papastërtitë, precipitati shpërndahet në HCL. Në këtë rast, fitohet një tretësirë, përqendrimi i Mg 2+ në të cilin është më i ulët se tretësira fillestare. Zgjidhja që rezulton neutralizohet dhe precipitimi përsëritet përsëri. Precipitati është praktikisht i lirë nga Mg 2+.

4. Precipitatet amorfe formohen nga tretjet koloidale me koagulim, t. Lidhjet e grimcave në agregate më të mëdha, të cilat, nën veprimin e gravitetit, do të vendosen në fund të enës.

Tretësirat koloidale janë të qëndrueshme për shkak të pranisë së të njëjtës ngarkesë, solvat ose guaskë hidrate = Që të fillojë reshjet, është e nevojshme të neutralizohet ngarkesa duke shtuar një lloj elektroliti. Duke neutralizuar ngarkesën, elektroliti lejon që grimcat të ngjiten me njëra-tjetrën.

Për të hequr lëvozhgat e tretësirës, përdoret kriposja, d.m.th., shtimi i një elektroliti me përqendrim të lartë, jonet e të cilit në tretësirë zgjedhin molekulat e tretësit nga grimcat koloidale dhe solvatohen vetë.

Koagulimi lehtësohet nga një rritje e temperaturës. Gjithashtu, depozitimi i precipitateve amorfe duhet të kryhet nga solucione të koncentruara, atëherë precipitatet janë më të dendura, vendosen më shpejt dhe lahen më lehtë papastërtitë.

Pas precipitimit, precipitatet amorfë nuk mbahen nën lëngun amë, por filtrohen dhe lahen shpejt, sepse precipitati në ndryshe rezulton student.

Procesi i kundërt i koagulimit është procesi i peptizimit. Kur lani precipitatet amorfe me ujë, ato përsëri mund të kthehen në një gjendje koloidale, kjo zgjidhje kalon përmes filtrit dhe një pjesë të precipitatit, kështu. është i humbur. Kjo shpjegohet me faktin se elektrolitet lahen nga sedimenti, kështu që grimcat e koaguluara përsëri marrin një ngarkesë dhe fillojnë të zmbrapsin njëra-tjetrën. Si rezultat, agregatet e mëdha shpërbëhen në grimcat më të vogla koloidale, të cilat kalojnë lirshëm nëpër filtër.

Për të parandaluar peptizimin, precipitati lahet jo me ujë të pastër, por me një zgjidhje të holluar të një lloj elektroliti.

Elektroliti duhet të jetë një substancë e paqëndrueshme dhe të hiqet plotësisht gjatë kalcinimit. Kripërat e amonit ose acidet e avullueshme përdoren si elektrolite të tilla.

Literatura:
1. Kharitonov Yu.A. Kimi analitike.libra 1,2. M.; VS, 2003

2. Tsitovich I.K. Kursi i kimisë analitike. M., 2004.

3. Vasiliev V.P. Kimi analitike. libër. 1.2. M., Bustard, 2003.

4. Kelner R., Merme Zh.M., Otto M., Widmer G.M. Kimi analitike. vëll 1, 2. Përkthim nga anglishtja. gjuha. M., Mir, 2004.

5. Otto M. Metodat moderne të kimisë analitike v.1,2. M., Teknosferë, 2003.

6. Ponomarev V.D. Kimi analitike, pjesa 1, 2. M., VSH, 1982.

7. Zolotov Yu.A. Bazat e kimisë analitike, v.1,2, VSH, 2000.

Pyetje kontrolli (përgjigje)

Listoni faktorët nga të cilët varet koeficienti i shpërndarjes.
Jepni një shembull të agjentëve maskues të përdorur në analizat kimike.
Çfarë mund t'i atribuohet metodave të ndarjes dhe përqendrimit.
Nga cilët faktorë varet shkalla e nxjerrjes së një lënde?
Shpjegoni përparësitë e një precipitati amorf mbi një kristalor në depozitimin e mikrokomponentëve.
Cilat lloje të ndërveprimit ekzistojnë midis substancës dhe sorbentit?

Metodat e ndarjes dhe të përqendrimit zënë një vend të rëndësishëm midis metodave të kimisë analitike moderne. Në shumicën pamje e përgjithshme procesi i analizës kimike përfshin marrjen e mostrave dhe përgatitjen e tij për përcaktim, përcaktimin dhe përpunimin aktual të rezultateve. Zhvillimi modern i instrumenteve analitike dhe teknologjisë kompjuterike siguron zbatimin e besueshëm të fazës së dytë dhe të tretë të analizës, e cila shpesh kryhet automatikisht. Përkundrazi, faza e përgatitjes së kampionit, pjesë integrale dhe integrale e së cilës janë operacionet e ndarjes dhe përqendrimit, mbetet ende operacioni më kohë dhe më pak i saktë i analizave kimike. Nëse kohëzgjatja e matjes dhe e përpunimit të rezultateve është në rendin e minutave dhe më rrallë se sekonda, atëherë kohëzgjatja e përgatitjes së mostrës është në rendin e orëve dhe më rrallë se minuta. Sipas ekspertëve që punojnë në fushën e kontrollit ekoanalitik, vetëm 10% e gabimit total të analizës bie në fazën e matjes së sinjalit, 30% në përgatitjen e kampionit dhe 60% në kampionim. Gabimet e bëra gjatë marrjes së mostrave dhe përgatitjes mund të shtrembërojnë plotësisht rezultatet e analizave kimike.

Interesi për metodat e ndarjes dhe parapërqendrimit vazhdon i pandërprerë për një sërë arsyesh, nga të cilat mund të veçohen disa: rritja e kërkesave për ndjeshmërinë e analizës dhe korrektësinë e saj, e cila varet nga mundësia e eliminimit të efektit të matricës, si dhe kërkesa për të. të sigurojë një kosto të pranueshme të analizës. Shumë instrumente moderne lejojnë analiza pa ndarje dhe përqendrim paraprak, por ato vetë dhe funksionimi i tyre janë shumë të shtrenjta. Prandaj, shpesh është më e dobishme të përdoren të ashtuquajturat metoda të kombinuara dhe hibride, të cilat sigurojnë kombinimin optimal të ndarjes dhe përqendrimit paraprak të përbërësve me përcaktimin e tyre të mëvonshëm duke përdorur instrumente analitike relativisht të lira.

Konceptet dhe termat bazë. Llojet e përqendrimit

Le të sqarojmë konceptin semantik të termave kryesorë që përdoren në përshkrimin e metodave të ndarjes dhe përqendrimit

Nën ndarje nënkupton një operacion (proces), si rezultat i të cilit disa fraksione të përbërësve të tij merren nga përzierja fillestare e substancave, domethënë, përbërësit që përbëjnë përzierjen fillestare ndahen nga njëri-tjetri. Kur ndahen, përqendrimet e përbërësve mund të jenë afër njëri-tjetrit, por gjithashtu mund të ndryshojnë.

përqendrimi - operacion (proces), si rezultat i të cilit rritet raporti i përqendrimit ose sasisë së mikrokomponentëve në lidhje me matricën ose përbërësit e matricës. Mikrokomponentët nënkuptojnë përbërësit e përfshirë në materiale industriale, gjeologjike, biologjike dhe materiale të tjera, si dhe në objekte. mjedisi, në përqendrime më të vogla se 100 µg/g. Në këtë rast, matrica nënkupton mjedisin në të cilin ndodhen mikrokomponentët. Shpesh uji ose një tretësirë ujore e acideve ose kripërave vepron si një matricë. Në rastin e mostrave të ngurta, parakoncentrimi kryhet pasi kampioni të jetë transferuar në tretësirë; në këtë rast, së bashku me mikrokomponentët, përbërësit e matricës janë të pranishëm në tretësirë. Përqendrimi kryhet në kushte ku përqendrimet e përbërësve ndryshojnë ndjeshëm.

Përqendrimi i mikrokomponentëve në përcaktimin e tyre përdoret, para së gjithash, në rastet kur ndjeshmëria e metodave për përcaktimin e drejtpërdrejtë të këtyre përbërësve është e pamjaftueshme. Avantazhi kryesor i parakoncentrimit është zvogëlimi i kufijve relativ dhe ndonjëherë absolut të zbulimit të mikrokomponentëve për shkak të eliminimit ose uljes së mprehtë të ndikimit të makrokomponentëve në rezultatet e përcaktimit. Përqendrimi është gjithashtu i nevojshëm nëse përbërësi nuk shpërndahet në mënyrë homogjene në kampionin e analizuar, ju lejon të punoni me mostra përfaqësuese. Për më tepër, parapërqendrimi bën të mundur që të shpërndahet një numër i madh i mostrave të referencës, duke përfshirë mostrat standarde, pasi si rezultat i parakoncentrimit është e mundur të merren koncentrat në një bazë të vetme, për shembull, në pluhur qymyri në rastin e emetimit atomik. analiza. Në procesin e parapërqendrimit, është gjithashtu e përshtatshme të futen të ashtuquajturat standarde të brendshme, nëse ato nevojiten. Megjithatë, parapërqendrimi ka edhe disavantazhe: zgjat dhe ndërlikon analizën, në disa raste rriten humbjet dhe kontaminimi dhe ndonjëherë zvogëlohet numri i përbërësve që do të përcaktohen.

Ndarja dhe përqendrimi kanë shumë të përbashkëta, si në aspektin teorik ashtu edhe në teknikën e ekzekutimit. Natyrisht, përqendrimi është një rast i veçantë i ndarjes. Përcaktimi i "përqendrimit" në kategorinë e koncepteve të pavarura të kimisë analitike justifikohet për shkak të rëndësisë praktike të këtij operacioni në analizën kimike dhe dallimeve në qëllimin e tij në krahasim me ndarjen. Përdorimi i ndarjes bën të mundur thjeshtimin e analizës dhe eliminimin e ndikimit të përbërësve ndërhyrës, ndërsa qëllimi kryesor i përqendrimit është rritja e ndjeshmërisë së përcaktimit.

(Pyetja 1). Të dallojë absolute dhe i afërm përqendrimi. Në përqendrimi absolut mikrokomponentët transferohen nga një masë e madhe e kampionit në një masë të vogël të koncentratit; ndërsa përqendrimi i mikrokomponentëve rritet. Një shembull i përqendrimit absolut është avullimi i një matrice në analizën e ujit, tretësirave të acideve minerale dhe tretësve organikë. Le të themi, kur avullojmë 20 ml tretësirë plumbi në 1 ml, e rrisim raportin e masës së analitit me masën totale të kampionit me 20 herë (me kusht që analiti të mbetet plotësisht në tretësirë). Me fjalë të tjera, jemi përqendruar 20 herë.

Si rezultat i përqendrimi relativ ka një zëvendësim të matricës, e cila për një arsye ose një tjetër e ndërlikon analizën, me një matricë tjetër organike ose inorganike, dhe raporti midis makro-komponentëve ndërhyrës mikro dhe kryesorë rritet. Në këtë rast raporti i kampioneve fillestare dhe përfundimtare nuk ka rëndësi të madhe, supozojmë se e njëjta 20 ml tretësirë plumbi përmbante edhe zink dhe ishte 100 herë më shumë se plumbi. Përqendrimin e plumbit e kemi bërë, për shembull me nxjerrje, ndërsa zinku e kemi ulur me 20 herë, tani është vetëm 5 herë më shumë se plumbi. Mund të marrim një koncentrat të të njëjtit vëllim në 20 ml, ndërkohë që përqendrimi i plumbit nuk ka ndryshuar, por përqendrimi i zinkut ka ndryshuar dhe sasitë e zinkut që mbeten në tretësirë nuk do të ndërhyjnë më në përcaktimin e mëvonshëm të plumbit. . Në praktikë, përqendrimi absolut dhe relativ shpesh kombinohen; zëvendësoni elementët e matricës me një matricë tjetër organike ose inorganike dhe "ngjeshni" koncentratin e mikroelementit në masën e kërkuar me veprim shtesë, për shembull, me avullim të thjeshtë.

Praktika e analizës kimike i kërkon të dyja individual, dhe grup përqendrimi. Përqendrimi individualështë një operacion, si rezultat i të cilit një mikrokomponent ose disa mikrokomponentë izolohen nga objekti i analizuar, ndërsa me përqendrimi në grup në të njëjtën kohë, disa mikrokomponentë janë të izoluar në të njëjtën kohë. Të dyja metodat përdoren në praktikë. Zgjedhja e metodës varet nga natyra e objektit të analizuar dhe nga metoda e përqendrimit të përdorur. Parakoncentrimi në grup zakonisht kombinohet me përcaktimin pasues me anë të kromatografisë, spektrometrisë kromato-masore dhe voltammetrisë zhveshëse, dhe parakoncentrimi individual kombinohet me metoda të tilla analize me një element si spektrofotometria, spektrometria e përthithjes atomike dhe fluorimetria.

Përqendrimi mund të bëhet në dy mënyra: heqja e matricës dhe izolimi i elementëve gjurmë. Zgjedhja e metodës varet nga natyra e objektit të analizuar. Nëse matrica është e thjeshtë (një ose dy elementë), është më e lehtë të hiqet matrica. Nëse baza është me shumë elementë (mineralet dhe lidhjet komplekse, dherat), mikroelementet do të izolohen. Zgjedhja varet gjithashtu nga metoda e përqendrimit të përdorur. Për shembull, bashkë-precipitimi përdoret vetëm për të izoluar elementët gjurmë, ndërsa avullimi përdoret për të ndarë një matricë të objekteve relativisht të thjeshta: ujëra natyralë, acide dhe tretës organikë.

Raporti i ndarjes(S) - reciproku i faktorit të përqendrimit:

q i ,ref q i ,konc	q j ,konc	q i , ref
q i ,ref q j ,konc	q j ,ref	q i ,konc	K përmbledhje

Faktori i ndarjes është i barabartë me raportin e shkallëve të izolimit (shkallët e nxjerrjes) në koncentrat dhe përzierjen fillestare:

S = Rj / Ri .

5.3. Klasifikimi i metodave të ndarjes dhe përqendrimit

Metodat për ndarjen dhe përqendrimin e substancave janë jashtëzakonisht të shumta dhe të ndryshme. Disa prej tyre janë më të përshtatshme për ndarje (p.sh., kromatografia; shih Kapitullin 6), të tjerat janë më të përshtatshme për përqendrim (p.sh., përqendrimi i thithjes, shkrirja e analizës). Shumica janë të aplikueshme si për ndarje ashtu edhe për përqendrim.

Metodat e përdorura për të ndarë sistemet heterogjene dhe homogjene ndryshojnë në natyrën e tyre.

Metodat për ndarjen e sistemeve heterogjene. Këto metoda bazohen në dallimet në vetitë fizike (dendësia, viskoziteti, ngarkesa dhe masa) e përbërësve të këtyre sistemeve, në sjelljen e tyre në fusha dhe media të natyrave të ndryshme. Ky grup metodash përfshin, për shembull, distilimin, filtrimin, filtër xhel - walkie-talkie, sedimentim, centrifugim, flotacion, skanim, ndarje në lëngje me dendësi të ndryshme, ndarje magnetike. Ato zakonisht përdoren në fazat e përgatitjes paraprake të mostrës dhe izolimit të produkteve përfundimtare; ata zakonisht luajnë një rol mbështetës. Këto metoda nuk lejojnë ndarjen e përzierjeve në përbërës individualë. Me ndihmën e tyre, fitohen vetëm fraksione që ndryshojnë në gjendjen e grumbullimit, përbërjen fazore dhe shkallën e shpërndarjes. Nga këto metoda, më të përdorurat në analizë janë filtrimi, sedimentimi dhe centrifugimi. Një vend të veçantë zë flotacioni.

Filtrim (filtrim) - procesi i lëvizjes përmes një ndarjeje poroze (medium) të një lëngu ose gazi, i shoqëruar nga depozitimi ose sedimentimi i grimcave të ngurta të pezulluara mbi të. Lëngu ose gazi që ka kaluar nëpër ndarje poroze quhet filtrat. Filtrimi lejon përqendrimin ose ndarjen e përbërësve të suspensioneve, pra rritjen e përqendrimit ose ndarjen e grimcave të ngurta për shkak të heqjes së pjesshme ose të plotë të lëngut. Përdoret gjithashtu për sqarim - pastrim nga sasi të vogla të pezullimeve të imta. Ultrafiltrimi bën të mundur ndarjen e grimcave koloidale, baktereve, molekulave të grimcave të polimerit duke kaluar suspensione ose aerosole përmes një ndarje gjysmë të depërtueshme me pore që variojnë në madhësi nga 1 μm në madhësi molekulare. Forca lëvizëse pas procesit të ultrafiltrimit është diferenca e presionit në të dy anët e membranës.

Sedimentim - shtresim i sistemeve të shpërndara nën veprimin e gravitetit me ndarjen e fazës së pezulluar në formë sedimenti, "kremi" etj. Shembulli më i thjeshtë i sedimentimit është vendosja e grimcave të ngurta të pezulluara në një lëng ose gaz gjatë qëndrimit në këmbë. Shpejtësia e vendosjes përcaktohet nga vetitë fizike të grimcave (forma, madhësia, dendësia) dhe mjedisi i shpërndarjes (densiteti, viskoziteti).

centrifugimi- ndarja në fushën e forcave centrifugale që rrjedhin nga rrotullimi i rotorit të centrifugës; në këtë rast, grimcat e ngurta hidhen në mure në përputhje me masën dhe madhësinë e tyre. Shpejtësia e vendosjes, duke qenë të tjera të barabarta, përcaktohet nga diferenca në densitetin e fazës së lëngshme dhe të ngurtë, viskoziteti i fazës së lëngshme, shpejtësia këndore e rrotullimit dhe distanca nga boshti i rrotullimit të rotorit në grimcë. Faktori i ndarjes mund të arrijë (1-5) 106 .

Flotacion - ndarja nga suspensionet dhe ndarja e grimcave të ngurta bazuar në dallimet në lagueshmërinë e tyre. Substancat lundruese kanë veti hidrofobike. Për ta bërë këtë, suspensioni ujor trajtohet me reagentë grumbullues. Këta reagentë thithen në sipërfaqen e grimcave të përbërësit të nxjerrë, duke ulur lagështimin e tyre. Kaloni ajrin në formën e flluskave të vogla. Grimcat hidrofobike që rezultojnë ngjiten në to dhe mbahen lart (lundrojnë). Sipërfaqja aktive i shtohen sistemit për të mbajtur sedimentet lundruese në sipërfaqen e tretësirës, duke formuar një shtresë të qëndrueshme shkume. Për të parandaluar largimin e substancave të padëshiruara, futen reagentë-supresorë (depresantë) që hidrofilizojnë sipërfaqen e këtyre grimcave. Si rezultat, në sipërfaqe formohet një shtresë e qëndrueshme e pasuruar me përbërësin e lundruar. Përqendrimi me flotacion përdoret në analizën e ujërave dhe substancave të natyrave të ndryshme që përmbajnë mikropapastërti në nivelin 10−9 -10−6 g/l (g/g). Kjo metodë është më e përshtatshme dhe më pak punë intensive sesa metoda e reshjeve.

Metodat për ndarjen e sistemeve homogjene. Bartës të individit vetitë kimike janë atome, molekula, radikale ose jone. Vetëm pas shpërndarjes së substancës në nivelin e këtyre grimcave, vetitë e tyre individuale mund të përdoren për ndarje. Shpërndarja deri në këtë nivel ndodh në media homogjene - të lëngshme ose të gazta. Metodat e ndarjes në sisteme të tilla bazohen në dallimet në kimike dhefizike dhe kimikevetitë, të tilla si tretshmëria, thithshmëria, paqëndrueshmëria, sjellja elektrokimike, lëvizshmëria e grimcave individuale të një substance. Ky grup metodash përfshin distilimin pas transformimeve kimike, precipitimin dhe bashkëprecipitimin, shkrirjen e analizës, nxjerrjen e lëngjeve, shkëmbimin e joneve, thithjen, flotacionin, reaksionet e transportit kimik, shpërbërjen jo të plotë të matricës, metodat elektrokimike (elektrolizë, elektrodializë, elektroforezë).

Metodat kimike kanë disa kufizime: gjatë zbatimit të tyre, është e lehtë të humbasësh dhe të futësh gjithashtu komponentin e izoluar, veçanërisht nëse është i përhapur, për shembull, jonet Fe3+, Na+, Cl−, SO4 2− etj. Reagentët mund të jenë burime. e humbjeve dhe kontaminimit, enët, ajri, uji. Përdorimi i reaksioneve, materialeve adekuate dhe respektimi i rreptë i kushteve të analizës bën të mundur shmangien e këtyre kufizimeve.

Sipas pranisë dhe natyrës së tranzicionit fazor të substancave, metodat kryesore për ndarjen e përzierjeve homogjene mund të klasifikohen në disa grupe sipas kritereve të mëposhtme: formimi i një faze të re nga substanca e ndarë, ndryshimi në shpërndarjen e substancës. ndërmjet fazave gjatë një kalimi të thjeshtë ose të induktuar në fazën e tretë, ndryshimi në shpejtësinë e lëvizjes hapësinore brenda një faze.

për të metodat e bazuara në formimin e një faze të re përfshijnë reshjet

dhe kristalizimi, ngrirja, distilimi, avullimi, distilimi dhe korrigjimi, ngrirja dhe shpërbërja selektive. Faza e ngurtë ndahet nga një përzierje e lëngshme dhe e gaztë, faza e gaztë ndahet nga një përzierje e lëngshme dhe e ngurtë dhe faza e lëngshme ndahet nga një përzierje e gaztë dhe e ngurtë.

Një grup metodash ndarjeje të bazuara në ndryshimet në shpërndarjen e një substance midis fazave përfshin thithjen statike dhe dinamike, bashkë-precipitimin, shkrirjen në zonë dhe kristalizimin e drejtuar, fazën e ngurtë (lëng-ngurtë), të lëngët (lëng-lëng) dhe të gaztë ( nxjerrjen e lëngët-gazit, si dhe adsorbimin (gaz-ngurtë) dhe thithjen (gaz-lëng). Ky grup përfshin gjithashtu lloje të ndryshme të kromatografisë, të diskutuara në Kap. 6.

Metodat e bazuara në një kalim të induktuar nga një fazë në tjetrën përmes një faze të tretë që i ndan ato (membrana) dallohen nga forca lëvizëse (nxitëse) e procesit ndërfaqe. Shpesh metodat e këtij grupi quhen metoda membranore. Nëse kalimi i një substance është për shkak të një gradienti të potencialit kimik, atëherë këto metoda janë për nga natyra e tyre difuzion, nëse gradienti i potencialit elektrokimik është elektromembranë, nëse gradienti i presionit është baromembranë. Metodat e difuzionit përfshijnë: dializën përmes membranave të lëngshme në një sistem lëng-lëng-lëng, dializë në një sistem të lëngët-ngurtë-lëng, avullim përmes membranave në një sistem të lëngët-ngurtë-gaz dhe ndarjen e difuzionit të gazit në një sistem gaz-ngurtë - gaz. Metodat elektromembranore përfshijnë elektrodializën përmes membranave të lëngëta dhe të ngurta, si dhe elektroosmozën. Metodat baromembrane përfshijnë mikro- dhe ultrafiltrimin, osmozën e kundërt dhe piezodializën, të kryera përmes membranave të ngurta në një sistem me dy faza të lëngshme ose të gazta. Në praktikën analitike, metodat e difuzionit përdoren më gjerësisht.

Metodat e ndarjes intrafazore bazohen në ndryshimet në lëvizjen hapësinore të joneve, atomeve ose molekulave, të cilat manifestohen brenda të njëjtit sistem homogjen kur ekspozohen ndaj fushave elektrike, magnetike, termike ose forcave centrifugale. Dallimet në shpejtësinë e lëvizjes së këtyre grimcave përcaktohen nga masa e tyre, madhësia, ngarkesa, energjia e ndërveprimit me përbërësit e mjedisit. Kjo varësi qëndron në themel të metodave elektroforetike, të ndarjes dhe ultracentrifugimit. Ndikimi në terren përdoret gjithashtu në metodat e bazuara në fraksionimin e rrjedhës në një fushë tërthore (TFF). Shkurtesa PPF vjen nga një kombinim i fjalëve "fushë - rrjedhë - fraksionim". Në literaturën angleze, këto metoda quhen metoda FFF (Field - Flow - Fraction). Këto metoda përdorin veprimin e drejtuar pingul të fushës përkatëse në rrjedhën në një kanal të ngushtë kapilar. Fusha ndikuese mund të jetë gravitacionale (GPPF), termike (TPPF),

elektrike (EPPF), hidrodinamike (PPPF). Si rezultat i veprimit të fushës, disa grimca lëvizin më shpejt, të tjera më ngadalë. Substancat largohen nga kanali me kohë të ndryshme mbajtjeje. Si rezultat, ndodh fraksionimi.

Ekzistojnë metoda të kombinuara të ndarjes. Ato përmbledhin efektet e ndarjes së metodave që u përkasin grupeve të ndryshme të klasifikimit. Kombinimi i kromatografisë dhe ndarjes së masës përdoret në kromatografinë e gazit-spektrometrinë e masës (shih Kapitullin 9) dhe kromatografinë e shkëmbimit të joneve (shih Kapitullin 6). Më pas, ne do të shqyrtojmë grupe metodash që përdoren gjerësisht në kiminë analitike.

5.4. Metodat e ndarjes bazuar në formimin e një faze të re

AT Në thelb, duhet bërë dallimi midis ndarjes së sistemeve njëfazore duke i kthyer ato në sisteme shumëfazore dhe ndarjes së sistemeve shumëfazore. Në rastin e fundit, kryesorja kimiko-analitike ose operacionet teknologjike. Ato shpesh janë ngjitur me operacionet origjinale të ndarjes së duhur analitike.

reshjet

Reshjet janë metoda më e thjeshtë dhe më klasike e ndarjes. Ai zbret në faktin se përbërësi i nevojshëm ndahet në një precipitat, i cili ndahet nga pijet amë me një nga metodat e ndarjes karakteristike për përzierjet heterogjene, d.m.th. filtrimi, centrifugimi ose sedimentimi. Si rezultat, ky komponent është i ndarë nga komponentët e tjerë shoqërues. Formimi i precipitatit ndodh si rezultat i ndërveprimit me reagentët precipitues të futur në tretësirë ose të krijuara në të. Specifikimi i ndërveprimit, tërësia e reshjeve dhe pastërtia e precipitateve të përftuara arrihen duke zgjedhur reagentët dhe kushtet për kryerjen e reshjeve. Për ta bërë këtë, para së gjithash, një nivel i caktuar pH dhe përqendrim i agjentit maskues ruhen në zgjidhje. Kjo siguron që të përftohen precipitate vështirë të tretshme, të dendura, lehtësisht të filtrueshme dhe të lara mirë. Formimi i njëkohshëm i precipitateve nga disa përbërës të tretësirës origjinale konsiderohet si bashkëprecipitim. Në këtë rast, për çdo përbërje të precipituar, plotësohet kushti i detyrueshëm për precipitim - arrihet produkti i përqendrimeve të joneve A dhe B, i cili tejkalon konstantën e tretshmërisë:

[A]m [B]n > K s (Am Bn ).

Reshjet përdoren gjerësisht për izolim dhe përqendrim jo çështje organike. Shumë më rrallë kjo metodë zbatohet për substancat organike, gjë që është kryesisht për shkak të tretshmërisë së tyre të lartë.

Në shumicën e rasteve, precipitimi i kationeve të shumë metaleve nga tretësirat ujore kryhet në formën e hidroksideve (shumica e metaleve në tranzicion) dhe acideve minerale të dobëta (për shembull, acidet molibdik dhe tungstik), kripërat e disa acideve minerale dhe organike (fluoride , kloride, sulfate, karbonate, fosfate, sulfide, oksalate, etj.) dhe komplekse acide (për shembull, cianoferrate, kloroplatinate), komponime me reagjentë organikë (kelate dhe shoqërues jonikë), substanca në gjendje elementare (seleni, teluri, fisnik metale).

Precipitues të ndryshëm organikë janë shumë të përshtatshëm, pasi precipitatet e formuara prej tyre karakterizohen nga tretshmëri e ulët, filtrim i lehtë dhe veti jo shumë të theksuara thithëse. Përveç kësaj, ato karakterizohen nga specifikë e lartë dhe përputhshmëri e mirë me një sërë metodash moderne të dizajnuara për analizën e mostrave të ngurta. Zakonisht, përdoren 8-hidroksikuinolinë, dimetilglioksim, α-nitrozo-β-naftol, cupferon, tioanilide, si dhe acide mandelike, antranilike dhe kuinaldike.

Gjenerimi i kontrolluar i precipitatorit përdoret gjerësisht në praktikë. Kjo metodë formon bazën e reshjeve homogjene, nganjëherë të referuara si metoda e reaktantëve të sapolindur. Në këtë rast, precipituesi nuk futet në tretësirë, por gjenerohet në të si rezultat i një shfaqjeje të kontrolluar të një reaksioni kimik të caktuar. Kështu, jonet hidroksid krijohen duke ngrohur ngadalë një zgjidhje të ure ose acetamidit:

(NH2 )2 CO + 3H2 O → 2NH3 H2 O + CO2

jonet sulfate - dimetil (etil) sulfat ose acid sulfamik: (C2 H5 O) 2 SO2 + 2H2 O → 2C2 H5 OH + H2 SO4

jonet e fosfatit - trimetilfosfat:

(CH3 O)3 PO + 3H2 O → H3 PO4 + 3CH3 OH

jonet sulfide - tioform (acet) amid:

HC(S)NH2 + H2O → H2S + HC(O)NH2

CH3 C(S)NH2 + H2O → H2S + CH3 C(O)NH2

jonet oksalate - oksalat dimetil (etil):

(CH3 OOC)2 + 2H2 O → H2 C2 O4 + 2CH3 OH

jonet karbonate - trikloroacetat natriumi, jonet kromat - përzierjet e karbamidit dhe dikromatit të kaliumit.

Me këtë metodë të marrjes së një precipitant, përqendrimi i tij në të gjithë vëllimin e tretësirës është i njëjtë dhe i kontrollueshëm, madje edhe kinetikisht.

Izolimi dhe përqendrimi me precipitim kryhet ose me precipitim të një makrokomponenti (matricë) ose një mikrokomponenti (papastërti). Precipitimi i matricës lejon që papastërtitë e ndara të mbeten në tretësirë. Zbatimi i tij çon në një konsum të madh të reagentëve, kërkon kohë dhe mundim, dhe shpesh shkakton humbje të mikrokomponentëve, veçanërisht për shkak të bashkëprecipitimit. Kushtet e zgjedhura siç duhet i nivelojnë këto mangësi. Heqja e matricës

është një nga aplikimet kryesore të depozitimit. Precipitimi si metodë e eliminimit të elementeve të matricës në përcaktimin e papastërtive kryhet në analizën e Pb, Tl, Te, Si, Ge. Këta elementë depozitohen në formën e PbCl2, PbSO4, TlI, TeO2, Na4 SiO4, Na2 SiO3. Për të izoluar mikrokomponentët, përdoret jo reshjet, por bashkë-precipitimi.

Metodat e avullimit

Metodat e avullimit përfshijnë: distilimin pa transformime kimike dhe me transformime kimike, ndreqje, distilim molekular (distilim me vakum) dhe sublimim (sublimim). Këto metoda bazohen në ndryshimin në presionin e avullit të përbërësve të përzierjes në një temperaturë të caktuar dhe, si pasojë, ndryshimin në koeficientët e shpërndarjes (K d ) në sistemet me avull të lëngshëm ose me avull të ngurtë (gaz). Sa më shumë që koeficienti i shpërndarjes të ndryshojë nga uniteti, aq më i madh është ndryshimi në shpërndarje. Në K d< 1 компонент концентрируется в паровой фазе, при К d >1 - në fazën e kondensuar.

Distilim i thjeshtë (pa transformime kimike) përdoret nëse përbërësi i ndarë tashmë ekziston në fazën e kondensuar në formën e substancave që kanë shtypje e lartë avulli në këto kushte. Në mënyrë tipike, një zhveshje e thjeshtë përdoret për të hequr matricën nëse ajo ka një paqëndrueshmëri më të lartë se përbërësit e tjerë të pranishëm. Përdoret për të hequr ujin, acidet e avullueshme ose tretësit organikë nga tretësirat e holluara. Zbatimi i tij është efektiv në parakoncentrimin në grup dhe përdorimin e mëvonshëm të metodave të analizës shumëelementare, që ndodh, për shembull, në analizën e acideve me pastërti të lartë HCl, HNO3, CH3COOH për shumë metale me një përmbajtje deri në 10-7% nga metodat e emetimit (shih Kapitullin 8). Në këtë rast, avullimi kryhet në një vëllim të vogël ose deri në tharje në prani të një kolektori.

Komponimet inorganike janë rrallë të pranishme në tretësirë në një formë të gatshme për avullim. Zakonisht ato fitohen duke kryer reaksione kimike. Emetimi i përbërjeve të paqëndrueshme që rezultojnë arrihet duke zier tretësirën (avullim me avull), duke kaluar një gaz bartës inert përmes tretësirës dhe duke ulur presionin. Ky lloj distilimi përdoret për të hequr si matricën ashtu edhe mikrokomponentët. Pra, kur analizohen materialet që përmbajnë silikon (silikate, SiO2, Si), baza e matricës ndahet në formën e SiF4 të gaztë, materiale që përmbajnë bor - në formën e BF3 ose B(OCH3)3. Formimi dhe distilimi i hidrideve shumë të paqëndrueshme qëndron në themel të përqendrimit dhe përcaktimit të mikrosasive të As, Sb, Se, Bi, Sn, In, Tl, Ge, Pb, Te në objekte të ndryshme. Për të njëjtat qëllime, përdoret formimi i halogjeneve të avullueshme, oksideve dhe një sërë komponimeve koordinuese të elementeve.

Metoda e distilimit karakterizohet nga selektiviteti i pamjaftueshëm, shkathtësia, humbja e mikrokomponentëve. Nuk lejon ndarjen e përzierjeve komplekse të substancave në përbërës individualë. Këto mangësi mund të shmangen nëse kryhet korrigjimi - avullimi dhe kondensimi i shumëfishtë me një kthim të pjesshëm të distilimit, i cili arrihet duke përdorur kolonat e distilimit. Mundësitë e metodës përcaktohen nga numri

thyerja e fazave në të cilat realizohet një akt i vetëm avullimi-kondensimi, llogaritet sipas ekuacionit

	= αn
1 − Y A
	1 - X A

ku X A, Y A - fraksioni mol i komponentit A në fazën e kondensuar dhe të gazit, përkatësisht; α - koeficienti i paqëndrueshmërisë relative, i barabartë me raportin e presioneve të avullit të ngopur të përbërësve të ndarë A dhe B në pikën e vlimit, i përcaktuar nga raporti:

lnα = (H B - H A)/(RT),

H B, H A - entalpia molare e avullimit të komponentëve B dhe A, përkatësisht.

Entalpia molare e avullimit H vlerësohet sipas rregullit të Trouton:

H ≈ 97 J (mol K) -1.

T bale

Kjo metodë ju lejon të ndani komponentë me veti të ngjashme, siç janë izotopet e të njëjtit element. Fusha kryesore e aplikimit të tij është përqendrimi, ndarja dhe izolimi i substancave organike.

5.5. Metodat e ndarjes në bazë të dallimeve

në shpërndarja e substancave ndërmjet fazave

për të një grup metodash të bazuara në ndryshimet në shpërndarjen e substancave midis fazave përfshijnë bashkëprecipitimin, fazën e ngurtë Nxjerrja (lëng-ngurtë), e lëngët (lëng-lëng) dhe e gaztë (lëng-gaz), si dhe adsorbimi (gaz-ngurtë), përthithja (gaz-lëng) dhe kromatografia.

bashkë-reshjet

Ndonjëherë përbërësit precipitojnë nga solucioni, megjithëse janë të pranishëm në përqendrime të pamjaftueshme për të formuar fazën e tyre të ngurtë:

[A]m [B]n< K s (Am Bn ).

Fenomeni i kalimit të një lënde në precipitat të një përbërjeje pa formimin e fazës së vet të ngurtë konsiderohet të jetë bashkëprecipitim. Ndodh kur ka një sediment në sistem që mund të kap këtë substancë. Arsyeja e kapjes mund të jetë, për shembull, thithja nga sipërfaqja dhe e gjithë vëllimi i sedimentit ekzistues, formimi i kristaleve izomorfike dhe komponimeve të përziera, mbyllja. Shpesh të gjithë këta faktorë realizohen në një farë mase njëkohësisht. Koprecipitimi përdoret gjerësisht për përqendrimin dhe izolimin e përbërjeve inorganike, shumë më rrallë për substancat organike, gjë që është kryesisht për shkak të tretshmërisë së tyre të dukshme.

Ko-precipitimi sasior arrihet duke përdorur një kolektor të përshtatshëm, i cili vepron si banues-bartës i substancës së çliruar. Zakonisht përftohet "brenda tretësirës" duke futur në këtë tretësirë një reagjent që formon një përbërje pak të tretshme me një nga makrokomponentët e përzierjes duke u ndarë ose me një substancë të shtuar posaçërisht. Ndonjëherë një precipitat kolektori i përgatitur paraprakisht futet në tretësirë. Në rastin e parë, të gjitha arsyet e mundshme kapja e një mikrokomponenti: lloje të ndryshme të bashkëkristalizimit, adsorbimi primar, sekondar dhe i brendshëm, etj. Ekziston vëllimi, vëllimi-sipërfaqja dhe thithja e sipërfaqes së mikrokomponentit nga faza e ngurtë. Kjo teknikë përdoret në analizën e kripërave të metaleve të rënda për përmbajtjen e hekurit, për të cilat kryhet precipitimi i pjesshëm i elementeve të matricës në formën e fosfateve ose hidroksideve. Përndryshe, ndodh vetëm thithja sipërfaqësore. Pavarësisht nga metoda e bashkëprecipitimit, shpërndarja e mikrokomponentit u bindet ligjeve të shpërndarjes ndërfaqe.

Zakonisht, si grumbullues përdoren precipitate të ndryshme me një sipërfaqe aktive të zhvilluar mirë: hidrokside, sulfide, fluoride, heteropolikomponime, kelate dhe shoqërues jonikë të metaleve të ndryshëm. Është efektive të përdoret një përzierje e precipitantëve bazë me bashkëprecipitues indiferentë, për shembull, fenolftaleinë, β-naftol, difenilaminë. Kur zgjedh një kolektor, merret parasysh plotësia e izolimit të përbërësve të dëshiruar, selektiviteti, lehtësia e ndarjes nga pijet amë dhe komponenti i izoluar, mungesa e ndikimit ndërhyrës gjatë fazave të mëvonshme të analizës, disponueshmëria dhe lehtësia e marrjes në formë e pastër. Plotësia e bashkëprecipitimit varet fuqishëm nga vetitë kimike dhe kristalore të përbërësve, gjendja e tyre në tretësirë, shpejtësia dhe rendi i shtimit të reagentëve, proceset e vazhdueshme të plakjes, aciditeti i tretësirës, kohëzgjatja dhe temperatura e ngrohjes. .

Sipas shkallës së përqendrimit absolut, lehtësisë së zbatimit dhe pajisjeve të përdorura, përputhshmëria me metodat për përcaktimin e bashkëprecipitimit është një nga Praktikat më të mira. Kur kryhet, koeficienti i përqendrimit për metalet e rënda me përmbajtje fillestare në kampionin 10−9 -10−6 g/l shpesh arrin në 103, dhe shkalla e nxjerrjes kalon 90%. Disavantazhi i kodpozimit është kohëzgjatja dhe kompleksiteti. Koprecipitimi përdoret në analizën e ujërave me origjinë të ndryshme, substancave me pastërti të lartë, objekteve me përbërje komplekse.

Metodat e sorbimit

Metodat e thithjes bazohen në thithjen e ndryshme të gazeve, avujve ose substancave të tretura nga absorbuesit e lëngshëm ose të ngurtë. Në këtë rast, substanca shpërndahet midis fazave të papërziershme. Substanca që thith gjatë thithjes quhet sorbent, e zhytur - sorbat.

Sorbimi vazhdon si në kushte statike ashtu edhe në kushte dinamike. Sorbimi statik perfaqeson nje shperndarje te vetme te perberesve ndermjet fazave, ajo kryhet duke vendosur nje sorbent te nje mase te njohur per nje kohe te caktuar ne mjedisin (tretesine) nga e cila kryhet nxjerrja.

komponent. Sorbimi dinamik- Ky është një proces i shpërndarjes së shumëfishtë të përbërësve, që vazhdon për shkak të thithjes molekulare dhe kimisorbimit. Në rastin më të thjeshtë, kryhet duke kaluar ngadalë tretësirën e kampionit përmes një shtrese të hollë sorbenti me kokërr të imët të depozituar në një nënshtresë poroze, letër speciale ose membranë. Ndonjëherë ky proces përsëritet disa herë. Sorbimi përdoret kur ka një ndryshim të madh në koeficientët e shpërndarjes së përbërësve të ndarë dhe vendosjen e shpejtë të ekuilibrit të thithjes. Kjo lejon përqendrimin individual dhe grupor dhe izolimin e komponentëve. Larja e sorbentit dhe desorbimi i përbërësve të përthithur prej tij kryhet duke kaluar nëpër të tretësirat e duhura.

Sorbentët e përdorur në praktikë duhet të plotësojnë një sërë kërkesash: duhet të kenë një kapacitet absorbues mjaft të mirë, selektivitet të lartë, qëndrueshmëri kimike dhe mekanike dhe rigjenerim të lehtë.

Sipas mekanizmit të bashkëveprimit të substancave të ndara me sorbentin, sorbimi ndahet në molekular dhe kimisorbues. Me thithjen molekulare (fizike), forcat e bashkëveprimit ndërmjet substancës që do të ndahet dhe sorbentit janë të vogla; ndodh thithja e molekulave që praktikisht ruajnë vetitë e tyre origjinale. Ka adsorbim - thithje nga sipërfaqja e sorbentit dhe përthithje - thithje nga i gjithë vëllimi i absorbuesit të lëngshëm. Gjatë kimisorbimit, ndodh një ndërveprim mjaft i fortë dhe specifik i sorbatit me sorbentin; ai vazhdon me formimin e përbërjeve kimike në sipërfaqen e këtij të fundit. Ky mekanizëm i absorbimit zbatohet në sorbentë me grupe jonogjene dhe kelate. Mekanizmat e konsideruar shoqërojnë njëri-tjetrin dhe adsorbimi i paraprin kimisorbimit.

Sorbentët që funksionojnë kryesisht nga mekanizmi i thithjes molekulare dallohen nga natyra e sipërfaqes së tyre. Disa prej tyre kanë një sipërfaqe që nuk përmban ngarkesa të lokalizuara - sorbentë karboni (karbon i zi i grafitizuar, sita molekulare të karbonit, karbon të aktivizuar), sorbentë polimer jopolarë dhe silicë të modifikuar me grupe jo polare. Një numër sorbentësh kanë një sipërfaqe që përmban ngarkesa pozitive të lokalizuara (xhele silicë, zeolite, oksid alumini) ose negative (sorbentë polimer me grupe polare të shartuar). Sorbentë të tillë zakonisht quhen polare. Sorbentët jopolare përdoren për të izoluar dhe përqendruar substanca jopolare dhe pak polare nga fazat e gazit dhe të lëngët, molekulat e të cilave nuk përmbajnë grupe funksionale polare me densitet elektronik të rritur, si dhe për ndarjen e tyre. Adsorbueshmëria e substancave organike në sorbentë të tillë nga tretësirat ujore ndryshon në rendin e mëposhtëm: alkan > alken > alkin > arene > eter > ester > keton > aldehid > alkool > amine. Disa sorbentë jopolarë, si karbonët e aktivizuar, përdoren shumë shpesh për izolimin dhe përqendrimin grupor të mikropapastërtive metalike nga ujërat natyrore në formën e komplekseve të tyre kelate. Në këtë rast, faktori i përqendrimit mund të arrijë ~ 104 . Sorbentët polare përdoren për të përqendruar përbërjet polare nga media organike dhe të gazta jopolare. Kjo veçori e tyre realizohet kur veprojnë si

RNa+H+

cilësinë e tharëseve të mjediseve të specifikuara. Seria e adsorbueshmërisë për ta është e kundërta e asaj të dhënë më parë.

Një shembull tipik i kimisorbimit është sorbimi i shkëmbimit të joneve. Ky lloj absorbimi është karakteristik për sorbentët që shfaqin aftësinë për shkëmbim jonesh. Zakonisht këto janë substanca polimerike që përmbajnë grupe funksionale që shkëmbejnë anione ose katione me përbërësit e sorbuar. Substancat inorganike të këtij lloji janë sorbentët oksihidrat (HO)x My Ez Op - x n H2 O (M, E - elementë të grupeve III-VI), sulfide Mx EU Sz, cianoferrate MEU z (M - kation i vetëm ose me ngarkesë të dyfishtë), si dhe sorbentë të bazuar në kripëra heteropolare si BaSO4 , LaF3 . Substancat organike me veti shkëmbyese jonesh përfshijnë materiale organike me grupe funksionale të shartuara në matricë. Ato dallohen nga përbërja dhe struktura e matricës polimer dhe nga natyra e grupeve jonogjene. Shembuj të shkëmbyesve organikë të joneve janë karbonet e aktivizuara dhe celuloza të modifikuara kimikisht, si dhe rrëshirat e shkëmbimit të joneve me një strukturë të veçantë rrjeti.

Sipas natyrës kimike të grupeve funksionale të fiksuara në matricë, rrëshirat jo-shkëmbyese ndahen në shkëmbyes kationesh dhe shkëmbyes anion. Ato përfaqësojnë përkatësisht poliacidet dhe polibazat.

Shkëmbyesit e kationeve kanë grupe jonike të tipit acid: -SO3 H, -OP(OH)2, -OAs(OH)2, -N(CH2COOH)2. Formulat kimike këmbyesit e kationeve përshkruhen si RH (formë H +) ose RNa (formë Na +). Reagimet e shkëmbimit mbi to vazhdojnë në përputhje me ekuacionin e mëposhtëm:

RH+Na+

Për shembull:

RSO3 − H+ + Na+	RSO3 − Na+ + H+
Llaç kationi	Llaç kationi

NRHOH−, ≡ NHOH−. Formulat kimike të shkëmbyesve të anionit përshkruhen si ROH

(formë OH) ose RCl (formë Cl-). Reaksionet e shkëmbimit në shkëmbyesit e anionit shfaqen nga ekuacioni

ROH + An−	RAN + OH−
Për shembull:
R'NH+ 3 OH– + Cl–	R'NH+ 3 Cl– + OH–
Zgjidhje anionite	Zgjidhje anionite

Vetitë e shkëmbyesve të joneve varen kryesisht nga lloji dhe numri i joneve fikse dhe të kundërta, si dhe nga struktura e matricës: lineare ose e degëzuar. Jonitet dallohen nga shkalla e ashpërsisë së vetive acido-bazike të grupeve funksionale jonogjene. Shkëmbyesit e joneve me veti të theksuara të grupeve funksionale janë fort acidë ose fort bazik. Këmbyesit e joneve me aciditet të fortë përmbajnë një grup sulfo -SO3H, dhe ata fort bazë përmbajnë një grup kuaternar amoniumi -CH2NR3 OH. Këta shkëmbyes jonesh janë të aftë të shkëmbejnë jon në kushte acidike, neutrale dhe alkaline.

unë, kon

mjedise. Jonitet, në të cilët kjo veti shprehet dobët, i përkasin polielektrolitëve të dobët. Shkëmbyesit e joneve të dobëta të acidit përmbajnë grupe të tilla si -COOH, -SiO3 H, -OH dhe pak bazë -CH2 NHR2 OH. Në një molekulë shkëmbyesi jonesh, grupet jonogjene mund të jenë ose të të njëjtit lloj (për shembull, -SO3H ose -COOH) ose të llojeve të ndryshme (për shembull, -SO3H dhe -OH; -SO3H dhe -COOH).

Një nga karakteristikat më të rëndësishme të shkëmbyesve të joneve është i tyre kapaciteti i këmbimit që karakterizon aftësinë për të thithur një sasi të caktuar jonesh nga një tretësirë. Përcaktohet nga numri i grupeve jonogjene në shkëmbyesin e joneve dhe shkalla e jonizimit të tyre. Zakonisht shprehet si numri i ekuivalentëve mole të joneve të këmbyeshëm për gram rrëshirë të larë të thatë në formën H+ ose Cl−. Kapaciteti i gjetur me metodën statike në kushte të ngopjes së plotë quhet kapaciteti i plotë vëllimor(E p.o), ose kapaciteti statik i shkëmbimit(E s.o):

E p.o =	(С i ,fillimi − С i ,përfundimtar ) V f

ku C i ,nach , C - respektivisht, përqendrimi fillestar dhe përfundimtar (ekuilibri) i përbërësit të përthithur nga shkëmbyesi i joneve nga një tretësirë me vëllim V W; Q t është masa e shkëmbyesit të joneve.

Kapaciteti i gjetur me metodën dinamike, d.m.th. kur tretësira ngopëse kalohet përmes shtresës së shkëmbyesit të joneve deri në zbulim, njihet si kapaciteti dinamik i shkëmbimit përpara përparimit(E d.o), dhe kur kapërcehet deri në ndërprerjen e plotë të nxjerrjes - kapaciteti i plotë i shkëmbimit dinamik(E p.d.o). Kjo e fundit është gjithmonë më e madhe se kapaciteti dinamik i shkëmbimit para përparimit, i cili llogaritet me formulën:

E d.o =	C i, fillon V w

ku V W - vëllimi i tretësirës me një përqendrim C i ,nach , i kaluar nëpër një shtresë të masës së shkëmbyesit jonik Q t para depërtimit.

Në rastet më të thjeshta, shkëmbimi i joneve përshkruhet nga një ekuacion i reagimit të shkëmbimit. Reaksione të tilla ndodhin gjatë ndarjes së kationeve të metaleve alkali në shkëmbyesit e kationeve dhe anioneve të acideve minerale të forta në shkëmbyesit e anionit:

	[RB]
RA+B+	RB + A+, K A B = [ RA],

ku , është përqendrimi i joneve në fazën e shkëmbyesit të joneve; , është përqendrimi i joneve në tretësirë.

Konstanta e ekuilibrit të një reaksioni të tillë K A / B zakonisht quhet konstante e shkëmbimit të joneve, ose faktori i selektivitetit(përzgjedhja). Karakterizon afinitetin relativ të dy kundërjoneve për shkëmbyesin e joneve.

Nëse K A / B > 1, atëherë joni B + ka një afinitet më të madh për shkëmbyesin e joneve sesa joni A +. Në këtë rast, joni A+ në shkëmbyesin e joneve zëvendësohet nga joni B+. Nëse K A/B< 1, то

joni B+ ka një afinitet më të ulët për shkëmbyesin e joneve sesa joni A+; shkëmbimi është i papërfillshëm. Në K A / B = 1, afiniteti i të dy joneve është i njëjtë, nuk ka selektivitet.

Afiniteti relativ i joneve për shkëmbyesin e joneve pasqyrohet në serinë e selektivitetit. Për shkëmbyesit e kationeve me aciditet të fortë në rastin e kationeve alkaline, kjo seri ka formën:

Cs+ > Rb+ > K+ > Na+ > Li+,

për shkëmbyesit e anionit me bazë të fortë:

ClO− 4 > NO− 3 > Br− > Cl− > F− .

Sorbentët e shkëmbimit të joneve përdoren për dejonizimin e ujit, gjë që bën të mundur marrjen e tij në praktikën laboratorike në një formë shumë të pastër. Përveç kësaj, ato përdoren për të përqendruar dhe izoluar shumë metale të rënda nga tretësirat ujore që i nënshtrohen analizës. Për shembull, celuloza përdoret për të përqendruar metalet e platinit nga solucionet e holluara.

Kur sorbimi kompleks thithja dhe mbajtja e substancave nga sorbentët është për shkak të një ndërveprimi të rëndësishëm dhurues-pranues midis tyre. Kjo është për shkak të pranisë së njëkohshme të grupeve acidike dhe bazike në sorbent. Sorbentët e këtij lloji shpesh quhen sorbentë komplekse, ose kompleksitet. Në praktikën analitike, sorbentët me grupe kelate përdoren gjerësisht. Kapaciteti i tyre absorbues varet fuqishëm nga struktura e matricës, numri dhe natyra e grupeve funksionale në të. Kjo çon në faktin se karakteristikat e tyre nuk janë gjithmonë të paqarta për tufa të ndryshme të një sorbent të caktuar. Për këtë arsye, nuk mund të përdoren sorbentë të grupeve të ndryshme vlerësim krahasues pa përcaktuar kapacitetin e tyre absorbues. Më specifike është një karakteristikë, siç është kapaciteti i thithjes, që lidhet me një jon të vetëm të sorbuar. Është për këtë arsye që

sorbentët me grupe iminodiacetate, oksikuinoline, kapaciteti i thithjes përcaktohet nga jonet Cu2+, dhe me grupet hidrazine - nga Zn2+.

AT Gjatë 25 viteve të fundit, për kompleksimin e sorbentëve kelate të sintetizuara në bazë të një matrice polistireni me futjen e grupeve analitike funksionale në të, duke ndërvepruar me kationin e elementit për të formuar një kompleks, shkencëtarët rusë (N.N. Basargin et al.) zhvilluan bazat teorike të veprimit të tyre. Sistemi logjik i krijuar i korrelacioneve sasiore është baza për parashikimin e parametrave të procesit të kimisorbimit, konstantën e stabilitetit të kompleksit kelat bazuar në

nga parametri strukturor i zëvendësuesit në molekulën e sorbentit - konstanta elektronike e Hammett (σ):

Bazat teorike të veprimit dhe aplikimit të sorbentëve polimerë kelatues, të përfaqësuara nga një sistem logjik korrelacionesh sasiore, japin një kontribut të rëndësishëm në fushën e proceseve të kimisorbimit dhe në praktikën e aplikimit të tij në analizën e një substance.

Metodat e nxjerrjes

Ekstraktimi është një metodë e izolimit, ndarjes dhe përqendrimit të substancave bazuar në shpërndarjen e një komponenti midis dy fazave të papërziershme. Sipas gjendjes së grumbullimit, kombinimi i këtyre fazave mund të jetë i ndryshëm. Në nxjerrjen e lëngshme, këto janë të lëngshme dhe të lëngshme (shkrihen),

në gaz - i ngurtë (i lëngshëm) dhe i gaztë, në të ngurtë - i ngurtë dhe i lëngshëm ose i lëngshëm.

Më shpesh, përdoren sisteme në të cilat njëra fazë është një zgjidhje ujore, tjetra është një tretës organik që nuk përzihet me të. Kjo e fundit mund të jetë një substancë që reagon drejtpërdrejt me substancën që do të nxirret për të formuar një përbërje të ekstraktueshme, ose një mjedis që përmban një agjent aktiv që formon këtë përbërje. Substanca përgjegjëse për formimin e përbërjes së ekstraktueshme quhet ekstraktues, substanca që shërben për të përmirësuar karakteristikat fiziko-kimike të sistemit të ekstraktimit në tërësi quhet diluent. Faza organike që përmban përbërjen e nxjerrë quhet ekstrakt. Procesi i transferimit të një substance nga një ekstrakt në një fazë tjetër zakonisht quhet zhveshje; faza e destinuar për zhveshje quhet agjent zhveshjeje. Në nxjerrjen e lëngshme, roli i riekstraktuesit kryhet nga një tretësirë ujore e një përbërje të caktuar; mund të jetë edhe ujë i pastër.

Nxjerrja është një operacion mjaft i thjeshtë, i shprehur, lehtësisht i automatizuar. Në praktikën laboratorike, ajo kryhet në një gyp ndarës,

në të cilat fazat përzihen duke i tundur manualisht ose mekanikisht. Pas trazimit, fazat lihen të qëndrojnë dhe ndahen. Avantazhi i nxjerrjes është shkathtësia e tij. Nxjerrja është e zbatueshme për nxjerrjen e përbërësve të natyrave të ndryshme, të formuara nga pothuajse të gjithë elementët. Me ndihmën e ekstraktimit kryhen të gjitha llojet e përqendrimit dhe ndarjes.

AT Në kombinim me metodat instrumentale të analizës, nxjerrja lejon zgjidhjen e problemeve më komplekse të analizimit të objekteve shumëkomponente, të tilla si xehe, lidhje, substanca të pastra, produkte natyrore dhe sintetike me origjinë bimore dhe biologjike.

AT Baza e ekstraktimit është tretshmëria e ndryshme e substancës në fazat e kontaktit. Kur kryhet, substanca kalon nga një fazë në tjetrën, derisa të vendoset një ekuilibër kimik, i cili karakterizohet nga

koeficienti i shpërndarjes së yut (Kd) ose shkalla e nxjerrjes së substancës (R ). Për sa i përket nxjerrjes së lëngshme, kemi:

K d =

	St

q ref

q o + q in

С oV o + С вV в

ku ME o , C in - përqendrimi ekuilibër i substancës së nxjerrë në fazat organike dhe ujore, përkatësisht; q ref , q in , q o - përqendrimi i substancës së nxjerrë në fazat origjinale, ujore dhe organike të ekuilibrit, përkatësisht; V o , V in - vëllimi i fazave ujore dhe organike të ekuilibrit, përkatësisht.

Nëse vëllimet e fazave të ekuilibrit janë të barabarta, siç vijon nga barazimi (5.10), marrim



	K d + 1

Në K d >> 1, vërehet një rikuperim pothuajse i plotë (R ≈ 100%). Nëse koeficienti i shpërndarjes nuk është shumë i madh, atëherë për të arritur vlerën e dëshiruar të R, duhet të drejtoheni në përsëritje të shumta të nxjerrjes. Numri i përsëritjeve n llogaritet nga raporti

lg Nga ref

		St

	lg K d

ku C ref është përqendrimi ekuilibër i substancës së nxjerrë në fazën fillestare.

Për të karakterizuar ndarjen e dy substancave X dhe Y, përdoret faktori i ndarjes:

α X Y = K d (X) K d (Y)

ose faktori i përqendrimit:

K konk =	K d (X)(K d (Y) + 1)

	K d (Y) (K d (X) + 1)

Koeficienti i përqendrimit karakterizon më realisht ndarjen e substancave. Rezultatet e pranueshme janë marrë me αX/Y ≥ 104 dhe K d (Y)K d (X) ≈ 1.

Shembulli 5.1. Me një ekstraktues, substanca X nxirret me një koeficient shpërndarjeje prej 1000, dhe substanca Y nxirret me 0.1. Një tjetër ekstraktues nxjerr të njëjtat substanca me koeficientë shpërndarjeje përkatësisht 100 dhe 0,01. Vlerësoni efikasitetin e ndarjes.

Vendimi . Duke përdorur formulat (5.9)-(5.14), gjejmë

1) α X / Y \u003d 1000: 0,1 \u003d 104; RX = 99,9%; R Y = 9,1%; K konc = 11,0;

2) α X / Y \u003d 100: 0,01 \u003d 104; RX = 99,0%; R Y = 1,0%; K konc = 100.

Në rastin e dytë, përqendrimi është 9 herë më i mirë.

Gjatë ekstraktimit ndodhin njëkohësisht një sërë procesesh, që janë formimi i përbërjeve të ekstraktueshme, shpërndarja e tyre ndërmjet fazave, reaksionet e formimit (shpërbërja, shoqërimi, polimerizimi) i formave të qëndrueshme që kanë kaluar në ekstraktuesin e përbërësve. Sipas mekanizmit të tranzicionit ndërfazor, proceset e nxjerrjes mund të ndahen në dy grupe të mëdha: nxjerrja me mekanizmin e shpërndarjes fizike dhe nxjerrja reaktive.

Nxjerrja me mekanizmin e shpërndarjes fizike. Në këtë rast, shpërndarja shoqërohet me ndryshime në energjitë e tretësirës së substancës së nxjerrë. Kalimi mbizotërues në fazën organike vërehet për substancat e hidratuara dobët, molekulat e të cilave janë neutrale, të mëdha, jopolare ose të ulëta polare. Nga substancat inorganike, ato përfshijnë molekula, për shembull, I 2 , HgCl 2 , SnBr 4 , AsCl 3 , BiI 3 , OsO 4 . Për substancat organike, siç janë produktet e naftës, të tretura në tretësirat ujore, ky mekanizëm është më tipik. Meqenëse energjitë e tretësirës së këtyre substancave ndryshojnë në mënyrë të parëndësishme, selektiviteti i nxjerrjes fizike është i ulët. Përdorimi i tij është i përshtatshëm për përqendrimin në grup. Tretës organikë neutralë - pentani, heksani, tetrakloruri i karbonit, triklormetani, diklormetani, disulfidi i karbonit - përdoren si ekstraktues gjatë ekstraktimit fizik. Ky lloj ekstraktimi ka një rëndësi praktike, për shembull, për ndarjen e tetraklorurit të germaniumit nga tretësirat e acidit klorhidrik, osmiumit dhe rutenit në formën e oksideve të përbërjes MO. 4 nga tretësirat e acideve të forta, radionuklidet e jodit nga një përzierje e produkteve të ndarjes bërthamore të izotopeve radioaktive.

nxjerrja reaktive. Për të kryer nxjerrjen reaktive, përdoren ekstraktues neutral, acid dhe bazë. Komponimet kelatuese dhe makrociklike që përmbajnë oksigjen, azot dhe squfur dallohen sipas natyrës së atomeve dhuruese përgjegjëse për formimin e një lidhjeje kimike me përbërësin e nxjerrë dhe ngjashmërisë strukturore të molekulave ekstraktuese.

për të ekstraktues që përmbajnë oksigjen përfshijnë ketonet R1-C(O)-R2, R1-O-R2 të thjeshtë dhe esteret komplekse R1-C(O)O-R2 ose (RO)3 PO, sulfoksidet (R)2 SO, fenolet ArOH, RCOOH karboksilike dhe fosfor organik Acidet (RO)2 P(O)OH. Ekstraktuesit neutralë të këtij grupi nxjerrin katione metalike në formën e tretësirave të formuara nga mekanizmi i koordinimit, ose lidhin jonike me format anionike të përbërjeve të ekstraktueshme. Koeficientët e shpërndarjes së përbërjeve të nxjerra rriten me një rritje të bazueshmërisë së ekstraktuesve, për shembull, në serinë: fosfatet (RO) 3 PO< фосфонаты (RO)2 R1 PO < фосфинаты (RO)R1 R2 PO < фосфиноксиды (R)3 PO. Кислотные экстрагенты экстрагируют катионные формы по механизму ионообменного замещения протона на ионы металла в их молекулах. Экстрагенты этого типа часто называют жидкими катионообменниками:

n(HR)		+ (Mn + )			N(H+)
				n org

Një përfaqësues i përdorur gjerësisht i këtij grupi të ekstraktuesve është acidi di-2-etileksilfosforik, i cili bën të mundur ndarjen e shumë elementeve me veti të ngjashme.

për të ekstraktues që përmbajnë azot përfshijnë amina të shkallëve të ndryshme të zëvendësimit Rn NH3 - n dhe kripërat R4 NX. Aminat nxirren nga mekanizmi i shtimit dhe shkëmbimit të joneve:

(H+)		+ (X− )	+ (R

	N+ X− ) + (A− )			N+ A− ) + (X− )

Acidet nxirren nga reaksioni i shtimit me ekstraktues që përmbajnë azot, dhe nxjerrja e tyre rritet me rritjen e forcës dhe rrezes së jonit X-. Ky reagim qëndron në themel të nxjerrjes së komplekseve të acideve metalike nga tretësirat.

Ekstraktues që përmbajnë squfur janë analoge të shumë ekstraktuesve që përmbajnë oksigjen, në të cilët atomi i oksigjenit zëvendësohet nga një atom squfuri. Nga këto, tioeterët përdoren më gjerësisht. Vetitë e tyre ekstraktuese janë për shkak të tendencës së tyre për të marrë pjesë në reaksionet heterogjene të zëvendësimit intrasferik të ligandëve në komponimet komplekse të elementeve kalkofile. Lidhjet më të forta krijohen me metalet e bakrit, argjendit, merkurit, arit, platinit. Komplekset që rezultojnë karakterizohen nga inertiteti kinetik dhe riekstraktueshmëria e dobët. Për këtë arsye, ato përdoren kryesisht për përqendrimin në grup dhe izolimin e këtyre elementeve.

Ekstraktuesit kelatues kanë të njëjtat grupe funksionale si sorbentët kompleksues. Ato përmbajnë atome të oksigjenit, azotit dhe squfurit në kombinime të ndryshme si dhurues. Një faktor ndërlikues është numri i reaksioneve anësore që ndodhin në të dy fazat e kontaktit. Koeficientët e shpërndarjes janë të larta. Karakterizohet nga selektiviteti i ulët dhe tretshmëria e plotë. Prandaj, ky lloj ekstraktuesish përdoret kryesisht për nxjerrjen në grup. Duke krijuar kushte të caktuara ekstraktimi: pH, përqendrimi i reagjentit ekstraktues, hollues, agjentë maskues, është e mundur të arrihet ekstraktimi selektiv.

Ekstraktuesit makrociklikë janë komponime makrociklike të disa fragmenteve të alternuara -CH2-CH2-X-, ku X janë atome oksigjeni, squfuri dhe (ose) azoti. Makrociklet në të cilat heteroatmi është një atom oksigjeni quhen eterë të kurorës. Aftësia ekstraktuese dhe selektiviteti i këtyre përbërjeve përcaktohet nga madhësia dhe konformacioni i unazës, si dhe nga natyra e heteroatomeve dhe zëvendësuesve aktivë në unazë. Nxjerrja selektive prej tyre ndodh në formën e një çifti jonik, nëse ekziston një korrespondencë midis dimensioneve të zgavrës së ekstraktuesit dhe kationit. Ato përdoren për të izoluar K+, Tl+, Pb2+, Hg2+, Sr2+, Ca2+ dhe jone të tjerë metalikë.

Nxjerrja e lëngut superkritik. Nxjerrja e lëngshme, në të cilën ekstraktuesi është një lëng, quhetnxjerrja e lëngut superkritik.

Lëngu është një substancë në gjendje superkritike, d.m.th. në temperatura dhe presione që tejkalojnë ato kritike. Sipas gjendjes së grumbullimit, lëngu zë një pozicion të ndërmjetëm midis lëngut dhe gazit. Dendësia e tij është 102-103 herë më e madhe se dendësia e një gazi dhe është më e vogël ose afër vlerave karakteristike të një lënde në

gjendje e lëngët. Viskoziteti i lëngut është pothuajse i barabartë me viskozitetin e gazit, ndërsa në të njëjtën kohë është 10-100 herë më i vogël se viskoziteti i lëngut përkatës. Zakonisht, alkanet CO2, NH3, NO, C2-C6 dhe disa nga alkanolet e tyre të zëvendësuara me halogjen, C1-C3 dhe benzeni luajnë rolin e një lëngu. Si rregull, lëngjet e përdorura lejojnë funksionimin në presione nga 4 në 20 MPa dhe temperatura deri në 300 °C. I preferuar në vetitë dhe disponueshmërinë e tij është monoksidi i karbonit (IV). Selektiviteti i ndarjes kontrollohet duke shtuar disa substanca në lëngje. Nxjerrja e lëngjeve superkritike më e përdorur është nxjerrja e komponimeve makromolekulare. Me ndihmën e tij analizoni, për shembull, objektet mjedisore, ushqimin, ilaçet, produktet e naftës. Përdorimi i nxjerrjes së lëngut superkritik është veçanërisht efektiv në përcaktimin e gjurmëve të ndotësve organikë të qëndrueshëm dhe superekotoksikanëve.

Nxjerrja e gazit. Kjo është një metodë izolimi dhe ndarjeje e bazuar në shpërndarjen e substancave midis fazave të kondensuar dhe të gazit. Kur kryhet nxjerrja e gazit, përbërësit kalojnë nga faza e lëngshme ose e ngurtë në fazën e gazit. Procesi i nxjerrjes së gazit është në shumë mënyra i ngjashëm me shpërndarjen fizike në nxjerrjen e lëngshme. Koeficienti i shpërndarjes zakonisht përfaqësohet si raporti i përqendrimit të një komponenti në fazën fillestare të kondensuar (C l (i ngurtë) 0 ) me përqendrimin e tij në fazën e gazit (C g):

	K d =	C w(tv)0

Vlera e K d varet pak nga natyra e fazës së gazit dhe varet ndjeshëm nga temperatura:

log K d			- B i,

ku A i , B i - parametrat karakteristikë të komponentit të nxjerrë. Versioni dinamik i nxjerrjes së gazit, i quajtur gjithashtu i vazhdueshëm

nxjerrja e gazit, realizohet me flluska - kalim i vazhdueshëm i fazës së gazit për një periudhë të caktuar kohore. Ky opsion përdoret për vlera të vogla të koeficientit të shpërndarjes. Ajo qëndron në themel analiza e fazës dinamike. Komponentët e hedhur në erë kapen në një tub thithjeje ose në një kurth kriogjenik dhe më pas përcaktohen me kromatografi me gaz. Përqendrimi i përbërësve llogaritet me formulë

C g =	C		−V g


		V g + V f

ku V g, V W - vëllimi i ekstraktuesit të gazit, përkatësisht, kaloi dhe mbeti mbi mostrën.

Nxjerrja e gazit përdoret për të izoluar dhe përqendruar mikro-papastërtitë e paqëndrueshme nga ujërat dhe mostrat e ngurta - dherat, produktet ushqimore, farmaceutike dhe materialet polimerike.

1) Metodat Fizike: avullim (avullim), distilim

Avullimi – avullimi jo i plotë i tretësit (ulja e volumit – përqendrimi)

Avullimi - avullimi i tretësit deri në tharje (me shpërbërjen e mëvonshme të mbetjes së thatë në një vëllim të vogël)

Distilimi – ndarja e komponentëve të avullueshëm

2) Metodat Kimike: reshje, bashkëreshje

reshjet – ndarje (kursi sistematik i analizës); përqendrimi (precipitimi i jonit që përcaktohet nga një vëllim i madh i tretësirës së analizuar dhe shpërbërja e precipitatit në një vëllim të vogël)

bashkë-reshjet – precipitimi i njëkohshëm nga e njëjta tretësirë e një mikrokomponenti të tretshëm në kushte të dhëna me precipitimin e një makrokomponenti.

Arsyet e bashkë-reshjeve: 1) adsorbimi sipërfaqësor - substanca e bashkëprecipituar absorbohet në sipërfaqen e kolektorit dhe depozitohet me të; 2) okluzioni - kapja mekanike e një pjese të pijeve amë me një jon të bashkëprecipituar brenda sedimentit kolektor; 3) përfshirja - formimi i kristaleve të përziera

Ko-precipitimi përdoret për të përqendruar substancat e pranishme në tretësirën e analizuar në sasi të vogla, e ndjekur nga përcaktimi i tyre në koncentrat.

3) Metodat fizike dhe kimike: nxjerrja, kromatografia

Nxjerrja - një metodë e nxjerrjes së një substance nga një tretësirë ose përzierje e thatë duke përdorur një tretës të përshtatshëm. Për nxjerrjen nga një tretësirë përdoren tretës që nuk përzihen me këtë tretësirë, por në të cilët substanca tretet më mirë se në tretësin e parë. Nxjerrja përdoret në industrinë kimike, të rafinimit të naftës, ushqimore, metalurgjike dhe farmaceutike.

Kromatografia – Metoda dinamike e sorbimit për ndarjen dhe analizimin e përzierjeve të substancave, si dhe studimin vetite fizike dhe kimike substancave. Ai bazohet në shpërndarjen e substancave midis dy fazave - stacionare (faza e ngurtë ose e lëngshme e lidhur në një bartës inert) dhe e lëvizshme (faza e gazit ose e lëngshme).

88. Metodat e analizës kimike cilësore

Analiza mikrokristaloskopike

Reaksionet mund të përdoren për të zbuluar kationet dhe anionet, si rezultat i të cilave formohen komponime me një formë karakteristike kristalore. Forma dhe shpejtësia e formimit të kristalit ndikohen nga kushtet e reaksionit. Një rol të rëndësishëm në reaksionet mikrokristaloskopike luan avullimi i shpejtë i tretësit, i cili çon në përqendrimin e tretësirës dhe, për rrjedhojë, në rritjen e ndjeshmërisë së përcaktimit të jonit.

Analiza pirokimike

Kur substancat nxehen në një flakë djegëse, mund të vërehen dukuri të ndryshme karakteristike: avullimi, shkrirja, ndryshimi i ngjyrës, ngjyrosja e flakës. Të gjitha këto dukuri përdoren në analizat cilësore për testimin paraprak të një substance. Ndonjëherë me ndihmën e reaksioneve pirokimike është e mundur të rritet selektiviteti dhe ndjeshmëria e përcaktimit. reaksionet pirokimike përdoret për analizën e mineraleve në terren.

Ngjyrosje me flakë

Kur një tretësirë e kripës metalike futet në flakë, ndodhin një sërë procesesh komplekse: avullimi, formimi i aerosoleve të ngurta, shpërbërja, jonizimi, ndërveprimi me oksigjenin, ngacmimi i atomeve, joneve dhe molekulave. Rezultati përfundimtar i këtyre proceseve është një efekt i përdorur në mënyrë analitike - shkëlqim flakë.

89. Metodat për përcaktimin e përbërjes sasiore të përbërjeve

90. Madhësitë fizike bazë

Sasia fizike – pronë fizike objekt material, dukuri fizike, proces, i cili mund të karakterizohet në mënyrë sasiore.

Vlera e një sasie fizike - një numër që karakterizon këtë sasi fizike, duke treguar njësinë e matjes në bazë të së cilës janë marrë.

Sistemi i njësive fizike - një grup njësish matëse të madhësive fizike, në të cilat ekziston një numër i caktuar i të ashtuquajturave njësi bazë matëse, dhe njësitë e mbetura matëse mund të shprehen përmes këtyre njësive bazë. SI (System International) është sistemi ndërkombëtar i njësive. SI është sistemi më i përdorur i njësive në botë, si në jetën e përditshme ashtu edhe në shkencë dhe teknologji.

Në sistemin SI, çdo sasi bazë ka një njësi përkatëse: njësi gjatësie– metër (m); njësi e kohës– e dyta (s); njësi e masës– kilogram (kg); njësi inicimi i fuqisë rryme elektrike - amper (A); njësia e temperaturës- kelvin (K); njësi e substancës– mol (mol); njësi e intensitetit të dritës– candela (cd)

Në përdorim praktik, njësitë e Sistemit Ndërkombëtar shpesh rezultojnë të jenë ose shumë të mëdha ose shumë të vogla, prandaj, me ndihmën e parashtesave speciale, mund të formohen shumëfisha dhjetorë dhe nënshuma.

soundboard	po	10 1	vendim	d	10 -1
hekto	G	10 2	centi	me	10 -2
kilogram	te	10 3	Milli	m	10 -3
mega	M	10 6	mikro	mk	10 -6
giga	G	10 9	nano	n	10 -9
tera	T	10 12	pico	P	10 -12
peta	P	10 15	femto	F	10 -15
ekza	E	10 18	atto	a	10 -18

91. Koncepti i metodave fizike dhe klasifikimi i tyre

92. Përdorimi i metodave fizike në kërkimin e ekspertëve

93. Koncepti i sasisë fizike "dendësia". Metodat për përcaktimin e densitetit

Dendësia - një sasi fizike e barabartë me raportin e masës trupore me vëllimin e tij ( ρ = m / V). Bazuar në përkufizimin e densitetit, dimensionit të tij kg / m 3 në sistemin SI.

Dendësia e një lënde varet nga masën e atomeve nga të cilat përbëhet dhe mbi dendësinë e paketimit të atomeve dhe molekulave në substancë. Sa më e madhe të jetë masa e atomeve dhe sa më afër të jenë ata me njëri-tjetrin, aq më i madh është dendësia.

Matësit e densitetit përdoren për të matur densitetin e lëngjeve, gazeve dhe trupave të ngurtë.

Dendësia e një lënde johomogjene - raporti i masës dhe vëllimit, kur ky i fundit tkurret deri në pikën në të cilën matet dendësia. Raporti i dendësisë së dy substancave në kushte të caktuara fizike standarde quhet dendësi relative; për lëngjet dhe lëndët e ngurta ajo matet në një temperaturë t, zakonisht në lidhje me densitetin e ujit të distiluar në 4°C, për gazrat- në lidhje me dendësinë e ajrit të thatë ose hidrogjenit në kushte normale ( T= 273 mijë, fq = 1,01 10 5 Pa).

Për lëndët e ngurta me rrjedhje të lirë dhe poroze, dallohen dendësitë e vërtetë (masa për njësi vëllimi të një materiali të dendur që nuk përmban pore), e dukshme (masa për njësi vëllimi të një materiali poroz të bërë nga kokrriza ose granula) dhe pjesa më e madhe (masa për njësi vëllimi të një shtrese materiali).

94. Koncepti i sasisë fizike "masa". Metodat për përcaktimin e masës

Pesha është një sasi fizike skalare, një nga karakteristikat kryesore të materies, e cila përcakton vetitë e saj inerciale dhe gravitacionale. Të dallojë masën inerciale dhe masën gravitacionale.

Koncepti i masës u fut në mekanikë I. Njutoni. Në mekanikën klasike Njutoni masa përfshihet në përkufizimin e momentit (sasisë së lëvizjes) të një trupi: momenti R proporcionale me shpejtësinë e trupit V , p=mv (1). Faktori i proporcionalitetit - një vlerë konstante për një trup të caktuar m- dhe aty është masa e trupit. Një përkufizim ekuivalent i masës merret nga ekuacioni i lëvizjes së mekanikës klasike F=ma(2). Këtu masa është koeficienti i proporcionalitetit midis forcës që vepron në trup F dhe përshpejtimin e trupit të shkaktuar prej tij a. Masa e përcaktuar nga relacionet (1) dhe (2) quhet masë inerciale (inerciale). ; karakterizon vetitë dinamike të trupit, është masë e inercisë së trupit: në një forcë konstante, sa më e madhe të jetë masa e trupit, aq më pak nxitim fiton, d.m.th. aq më ngadalë ndryshon gjendja e lëvizjes së tij.

Në teorinë e gravitetit Njutoni masa vepron si burim i fushës gravitacionale. Çdo trup krijon një fushë gravitacionale në përpjesëtim me masën e trupit (dhe ndikohet nga fusha gravitacionale e krijuar nga trupa të tjerë, forca e së cilës është gjithashtu proporcionale me masën e trupave). Kjo fushë shkakton tërheqjen e çdo trupi tjetër ndaj këtij trupi me një forcë të përcaktuar nga ligji i gravitetit të Njutonit: F = G* (m 1 *m 2 / R 2) - (3), ku Rështë distanca midis trupave, Gështë konstanta gravitacionale universale, a m 1 dhe m2 janë masat e trupave të tërhequr.

Nga formula (3) është e lehtë të merret një formulë për peshën R trupat e masës m në fushën gravitacionale të Tokës: P = mg(4). Këtu g \u003d G * M / r 2- nxitimi i rënies së lirë në fushën gravitacionale të Tokës. Masa e përcaktuar nga relacionet (3) dhe (4) quhet masa gravitacionale e trupit .

Peshorja - një pajisje për përcaktimin e masës së trupave (peshon) me peshën që vepron mbi to, përafërsisht duke e konsideruar atë të barabartë me gravitetin. Konsideroni, si shembull, matjen e peshës trupore, të cilën e masim duke përdorur peshore të zakonshme me krahë të barabartë. Forcat krijohen nën ndikimin e gravitetit të tokës. Masa e trupit, së bashku me këto forca, shtyp njërën gotë dhe masa e peshave, në anën tjetër. Duke marrë peshat, arrijmë ekuilibër, d.m.th. barazia e këtyre forcave. Kjo na jep të drejtën të themi se masa e trupit të peshuar është e barabartë me masën e peshave, duke supozuar se forca e rëndesës në distancën midis kupave mbetet e njëjtë. Siç mund ta shihni, për të matur masën, ne duhej të kthenim masat e trupit dhe peshave në forca dhe për të krahasuar forcat me njëra-tjetrën, veprimin e tyre duhej ta shndërronim në një lëvizje mekanike të levave të ekuilibrit.

Metodat e ndarjes elektrokimike bazohen në çlirimin e lëndës analitike në një elektrodë inerte në gjendje elementare ose në formën e një precipitati të patretshëm që precipiton kur një rrymë elektrike konstante kalon nëpër tretësirën e analizuar.

Teoria dhe praktika e metodave të ndarjes elektrokimike janë përshkruar në detaje në Kap. VI.

Aktualisht, metodat elektrokimike përdoren për të ndarë përbërjet e shumicës së elementeve kimike dhe janë provuar të jenë shumë të përshtatshme për faktin se ato nuk kërkojnë futjen e substancave të huaja në tretësirën e analizuar. Duke përdorur mënyra të ndryshme depozitimi elektrokimik duke përdorur platinin ose elektroda të tjera dhe një katodë merkuri, si dhe elektrolizën e brendshme (shih Kre. VI, § 5), kationet e aluminit, titanit, zirkonit, vanadiumit, uraniumit mund të ndahen nga kromi, hekuri, kobalti, nikeli, zinku. katione, bakër, argjend, kadmium, germanium, molibden, kallaj, bismut dhe elementë të tjerë. Është gjithashtu e mundur të ndahen papastërtitë nga përbërësit kryesorë në analizën e metaleve me ngjyra, lidhjeve të tyre dhe xeheve.

Ndarja e një përzierjeje komplekse të përbërë nga jone të ndryshëm të depozituar elektrolitikisht arrihet ose duke zgjedhur një elektrolit të përshtatshëm, ose me elektrolizë me kontroll automatik të potencialit të elektrodës, në të cilin kryhet elektrodepozicioni.

Depozitimi në një katodë të merkurit. Me një pamje të veçantë! ndarja elektrolitike është depozitimi në një katodë të merkurit. Në këtë rast, metalet nën ndikimin e rrymës elektrike lirohen në merkur me formimin e amalgameve. Si rezultat, izolimi dhe ndarja e shumë metaleve ndodh shpejt dhe në mënyrë sasiore. Disa metale (për shembull, ) që nuk lëshohen në një katodë të ngurtë lirohen në mënyrë sasiore gjatë elektrolizës në një katodë të merkurit. Megjithatë, një numër i metaleve (për shembull,) nuk depozitohen në një katodë të merkurit.

Elektroliza me katodë merkuri kryhet në pajisje speciale (Fig. 95). Për ta bërë këtë, rreth 200 g merkur metalik futet në enën në të cilën kryhet elektroliza, derdhet tretësira e analizuar dhe elektroliza kryhet me një densitet të rrymës prej rreth . Anoda është e fiksuar në sipërfaqen e tretësirës. Mërkuri përzihet gjatë elektrolizës. Në fund të elektrolizës, kampioni i tretësirës duhet të japë një reagim negativ ndaj elementëve të ndarë.

Pa ndërprerë rrymën, tretësira kullohet nga merkuri dhe mërkuri lahet me ujë. Uji i larjes shtohet në tretësirën kryesore. Zgjidhja që rezulton, pa elementë të izoluar në katodën e merkurit, analizohet. Nëse është e nevojshme të nxirren metalet e depozituara në të nga merkuri, amalgama tretet në acide ose merkuri distilohet.

Duke përdorur një katodë merkuri, mund të ndani:

a) alumini nga hekuri, zinku, bakri;

b) titan nga indiumi, renium, molibden, germanium;

c) vanadium nga molibden;

d) komponimet e fosforit dhe arsenikut nga të gjithë elementët e çliruar në katodën e merkurit (hekur, zink, kobalt, nikel, krom, argjend, bakër, kadmium, merkur, kallaj, platin, ari, etj.).

Për shembull, një metodë për përcaktimin sasior të aluminit në prani të joneve të hekurit dhe elementëve të tjerë, bazuar në çlirimin e hekurit nga elektroliza në një katodë merkuri, është si më poshtë. Së pari, hekuri izolohet nga një tretësirë e acidit sulfurik në një katodë të merkurit; së bashku me hekurin lirohen edhe elemente të tjera: zinku, kromi, nikeli, kobalti etj.Në tretësirë mbeten jonet e aluminit, beriliumit, titanit, fosforit etj.. Më pas përcaktohen në mënyrën e zakonshme jonet e aluminit, të cilët precipitohen nga filtrati me oksikinolinë ose cupferon në amoniak ose tretësirë të dobët të acidit acetik. Titani precipitohet në një tretësirë acidike me cupferon.

Metodat elektrokimike mund të përdoren jo vetëm për ndarjen dhe izolimin e elementeve, por edhe për përqendrimin e analiteve.

Ky lloj përqendrimi (akumulimi) i elementit që përcaktohet në një rënie të palëvizshme të merkurit ndodh në metodën e polarografisë së amalgamës. Thelbi i metodës qëndron në faktin se me elektrolizë për ca kohë në potencialin e rrymës kufizuese të metalit që përcaktohet, ai përqendrohet në formën e një amalgame nga një tretësirë e holluar në një pikë të palëvizshme të merkurit, e cila vepron. si mikroelektrodë merkuri. Më pas, me një tension të ndryshueshëm linearisht, regjistrohet një kurbë anodike e shpërbërjes së amalgamës. Në këtë rast, në polarogram fitohen majat anodike, pozicioni i të cilave për sa i përket potencialit karakterizon natyrën e substancës, dhe lartësia e majës karakterizon përqendrimin e papastërtisë.

Metoda u propozua nga Barker dhe u studiua nga Shane, Kemulya, A. G. Stromberg, E. N. Vinogradova, L. N. Vasilyeva, S. I. Sinyakova dhe të tjerë. Vlera e madhe teorike dhe praktike për polarografinë e amalgamës me përqendrim (akumulim) paraprak në Një rënie e palëvizshme e merkurit përfaqësohet nga veprat e M. T. Kozlovsky në fushën e kërkimit mbi amalgamat metalike.

Oriz. 95. Katoda e merkurit.

Kombinimi i parapërqendrimit elektrokimik të elementeve që do të përcaktohen në një rënie të palëvizshme të merkurit me polarizimin e mëvonshëm anodik të amalgamës që rezulton bën të mundur rritjen e ndjeshmërisë së metodës me disa renditje të madhësisë në krahasim me metodën konvencionale të polarografisë. Kjo ka një rëndësi të madhe praktike për analizën e metaleve ultra të pastër, reagentëve kimikë dhe materialeve gjysmëpërçuese.

Ekzistojnë disa mundësi për përqendrimin e mikropapastërtive të rendit të madhësisë me metodën elektrokimike (polarografike). parim i përgjithshëmështë akumulimi i elementeve të përcaktuar me elektrolizë paraprake në një elektrodë të palëvizshme.

Për qëllime të përqendrimit elektrokimik, teknikat e polarografisë së amalgamës janë zhvilluar për të përcaktuar papastërtitë në zink, alumin, indium, kallaj, arsenik, galium, kripëra uraniumi, reagentë kimikisht të pastër, objekte biologjike, produkte ushqimore etj.

budivel.ru Rreth izolimit dhe ngrohjes së shtëpisë.

Metodat për ndarjen dhe përqendrimin e substancave. Karakteristikat e përgjithshme të metodave të ndarjes dhe përqendrimit. Metodat e ndarjes dhe përqendrimit

IP nr. 6 UMS në KazGMA

Universiteti Shtetëror i Mjekësisë Karaganda

Departamenti i Disiplinave Farmaceutike me Kursin Kimi

Koha (kohëzgjatja) 50 minuta

Miratuar në një mbledhje të kursit të kimisë

"29". 08. 2011 Procesverbali nr.1

5.3. Klasifikimi i metodave të ndarjes dhe përqendrimit

5.4. Metodat e ndarjes bazuar në formimin e një faze të re

Postime të ngjashme

Metodat për ndarjen dhe përqendrimin e substancave. Karakteristikat e përgjithshme të metodave të ndarjes dhe përqendrimit. Metodat e ndarjes dhe përqendrimit

IP nr. 6 UMS në KazGMA

Universiteti Shtetëror i Mjekësisë Karaganda

Departamenti i Disiplinave Farmaceutike me Kursin Kimi

Koha (kohëzgjatja) 50 minuta

Miratuar në një mbledhje të kursit të kimisë

"29". 08. 2011 Procesverbali nr.1

5.3. Klasifikimi i metodave të ndarjes dhe përqendrimit

5.4. Metodat e ndarjes bazuar në formimin e një faze të re

Postime të ngjashme

Interneti nuk funksionon në kompjuter me kabllo ose përmes një ruteri

Recetë omëlete me qumësht dhe vezë në një tigan foto madhështore hap pas hapi

Cilat fjalë të dashura mund të quhen djalë