Шпаргалка по аналитической химии

Осадочная хроматография - метод хроматографии, основанный на способности разделяемых веществ образовывать малорастворимые соединения с различными произведениями растворимости.

Метод осадочной хроматографии применяется для разделения и идентификации неорганических ионов, входящих в состав смесей.

Различают колоночную (проводят в хроматографических колонках) и плоскостную (на бумаге или тонком слое сорбента) хроматографии.

Колоночная хроматография- осуществляется пропусканием исследуемого раствора, содержащего несколько растворенных веществ, через стеклянную трубку, заполненную порошкообразным поглотителем (сорбентом). Вследствие неодинаковой поглощаемости (сорбируемости) различных веществ происходит их разделение. Чем лучше поглощается вещество, тем в более высоких частях колонки оно задерживается. Определение природы вещества производят или по собственной характерной окраске вещества, или пропусканием через колонку (после разделения смеси) раствора реагента - проявителя, образующего с анализируемыми веществами специфически окрашенные соединения. Полученный таким образом слой сорбента с различно окрашенными зонами называют хроматограммой. Вещества, сорбированные на колонке, могут быть последовательно вытеснены (вымыты) и собраны по фракциям. Этот процесс называют элюцией.

В качестве сорбентов применяют смеси инертных носителей с осадителем; сорбенты, удерживающие осадитель в виде ионов (ионообменные смолы) или в виде молекул (активированный уголь); бумагу, пропитанную раствором осадителя.

Носителями являются силикагель, крахмал, оксиды алюминия, кальция, сульфат бария, ионообменные смолы.

Осадители: реагенты, которые образуют малорастворимые осадки с хроматографируемыми ионами (NaI, Na2S, Ag2SO4).

Метод отличается хорошей воспроизводимостью результатов.

Плоскостная хроматография - проводится на полосках специальных сортов бумаги. Капля исследуемого раствора наносится на некотором расстоянии от края бумажной полоски. Край полоски помещают в соответствующий растворитель, который перемещается по капиллярам бумаги вдоль полоски. При этом происходит разделение веществ: чем хуже поглощается вещество, тем дальше будет находиться оно от линии старта. По окончании разделения полоску высушивают и опрыскивают раствором реагента, образующего с определяемыми веществами характерно окрашенные соединения.

 

60. Рефрактометрия. 

Рефрактометрия – это раздел физико-химических методов анализа, основанный на измерении зависимости показателя преломления от качественного и количественного состава исследуемой системы. Для каждого вещества показатель преломления при данной температуре будет величиной постоянной. Поэтому его используют как физическую величину, характерную для данного вещества, и по его величине определяют концентрацию этого вещества в растворе. Преломление света веществами характеризуют относительным показателем преломления nотн при n2>n1 для двух сред:

nотн= n2/n1

Показатель преломления раствора зависит от концентрации вещества. Рефрактометрическое определение проводят методом калибровочных графиков, по таблицам показателей преломления и рефрактометрическому фактору F. В последнем случае концентрация раствора не должна превышать 20%. Рефрактометрический фактор F - разностное значение показателей преломления, соответствующее единице концентрации раствора вещества. Рефрактометрический фактор и концентрацию раствора по фактору рассчитывают по формулам:  F=(n2-n1)/(C2-C1)=Δn/ΔC;  n2=n0+FCx;  Cx=(nx-no)/F

где n2– показатель преломления раствора с большей концентрацией С2; n1 – показатель преломления раствора с меньшей концентрацией С1; nx – показатель преломления анализируемого раствора с концентрацией Cx; n0 – показатель преломления и пересчет проводят по формуле ntD= n20°D+ (20° - t) 0,0002

Определение концентрации анализируемого раствора:

1. Метод градуировочного графика.
2. Метод одного стандарта.
3. Метод  удельных рефракций.
4. Метод  добавок стандарта.

 

При использовании метода градуировочного графика измеряют показатели преломления n нескольких эталонных растворов с точно известным содержанием С определяемого вещества и по полученным данным строят градуировочный график в координатах n-С. Затем строго в тех же условиях измеряют показатель преломления анализируемого раствора и по градуировочному графику находят содержание определяемого вещества в анализируемом растворе.

Также величину С можно определить расчетным путем по формуле  С=n-n0/F, где n- показатель преломления раствора, n0-показатель преломления чистого растворителя (для воды nD20=1,3330), F- фактор, равный величине прироста показателя преломления раствора при увеличении содержания растворенного вещества на 1%.

 

61. Поляриметрия.

Метод основан на измерении угла оптического вращения плоскости поляризации монохроматического света при прохождении его через оптически активное вещество - индивидуальные жидкости или растворы (а также и через твердые вещества, что, однако, обычно не представляет аналитического интереса). Пропускание линейно поляризованного света через среду оптически активного вещества сопровождается отклонением плоскости его поляризации (вдоль линии распространения светового луча) от ее первоначального положения (т. е. до падения в оптически активную среду) на некоторый угол α, называемый углом вращения (или углом оптического вращения). Величина α, измеряемая в угловых градусах, может быть положительной (для правовращающих веществ) или отрицательной (для левовращающих веществ).

Если линейно поляризованный луч света направлен к наблюдателю через оптически активное вещество, то правовращающие среды отклоняют плоскость поляризации по часовой стрелке по отношению к наблюдателю, а левовращающие - против часовой стрелки. Угол вращения α зависит от длины волны λ поляризованного излучения, от толщины l слоя оптически аетивной среды, через которую проходит световой луч. от природы (состава) оптически активной среды, ее плотности, от природы растворителя, концентрации растворенного оптически активного вещества, температуры. Величина а прямо пропорциональна толщине l слоя среды, через которую прошел световой луч, и концентрации оптически активного вещества (в определенных пределах).

Различные оптически активные вещества характеризуются в данных условиях неодинаковыми и индивидуальными значениями а.

Для количественной характеристики способности оптически активных веществ вращать плоскость поляризации света вводят удельное вращение [α], которое определяют как угол вращения плоскости поляризации монохроматического излучения при l = 1 дм и содержании оптически активного вещества 1 г/мл.

На практике [α] определяют чаще всего для длины волны λD = 5893 нм желтой линии D в спектре излучения натрия и при температуре 20 ± 0,5 °С. Измеренное в таких условиях удельное вращение обозначают символом [α]D20. В некоторых случаях [α] измеряют также при длине волны λ = 546,1 нм зеленой линии в спектре излучения ртути.

Удельное вращение [α] является характерной константой оптически активного вещества.

Для индивидуальных жидких оптически активных веществ величину [α] рассчитывают по формуле [α] = α/рl, а для растворов оптически активных веществ - по уравнению [а] = 100 α/сl, где α - измеренный угол вращения, градусы; р - плотность жидкости, г/мл; l - толщина слоя оптически активного вещества, дм; с - концентрация оптически активного вещества, г/100 мл раствора.

Измерения а проводят на поляриметрах. Погрешность измерений α при а нал те лекарственных препаратов не должна превышать ±0,02°.

Метод градуировочного графика. С этой целью определяют угол вращения плоскости поляризации ряда стандартных растворов известной концентрации и строят кривую в координатах угол вращения - концентрация (рис. 2). По построенной кривой, измерив угол вращения исследуемого раствора, определяют его концентрацию.

Метод одного стандарта.

Сущность метода состоит в следующем. Готовят стандарт (стандартный раствор) - раствор с точно известной концентрацией определяемого вещества С(ст) - и измеряют его угол вращения плоскости поляризации при  аналитической длине волны по отношению к раствору сравнения α(ст). Затем в той же кювете и в тех же условиях измеряют угол вращения плоскости поляризации α(х) анализируемого раствора с неизвестной концентрацией С(х) определяемого вещества. С(х) = α(х)*С(ст)/α(ст)

Определение концентрации по измеряемому параметру.

Измеряют угол вращения плоскости поляризации α(х) анализируемого раствора с искомой концентрацией С(х) определяемого вещества при аналитической длине волны в кювете с толщиной поглощающего слоя l. По измеренному значению α(х) рассчитывают концентрацию с(х), исходя из

            α(x) * 100

C(x) = ---------------, где

           [α] * l

С(x) – концентрация исследуемого раствора, %;

α (x)– измеренный угол вращения раствора в градусах;

l – толщина слоя в дециметрах;

[α] – величина удельного вращения в градусах.

Метод добавок стандарта. Готовят два раствора: первый - анализируемый раствор с искомой концентрацией Cх определяемого вещества и второй - анализируемый раствор, к которому прибавили точно известное количество (добавка стандарта) определяемого вещества, так что его концентрация во втором растворе равна Cх+С, где С - точно известное увеличение концентрации за счет прибавления добавки стандарта.

Измеряют последовательно угол вращения плоскости поляризации αх и αх+ст  соответственно первого и второго растворов в одной и той же кювете при аналитической длине волны.

Сх = αх/(αх+ст – αх) * С

 

 

62.  Фотоколориметрия.

Метод основан на изменении интенсивности немонохроматического светового потока, прошедшего через анализируемый раствор, с помощью фотоэлементов в фотоколориметрах и в фотоэлектроколориметрах. Световой поток от источника излучения (обычно – лампы накаливания) проходит через светофильтр, пропускающий излучение лишь в определённом интервале длин волн, через кювету с анализируемым раствором и попадает на фотоэлемент, преобразующий световую энергию в фототок, регистрируемый прибором. Чем больше светопоглощение анализируемого раствора (т.е. чем выше его оптическая плотность), тем меньше энергия светового потока, попадающего на фотоэлемент. Фотоэлектроколориметрия -  метод более объективный по сравнению с визуальной колориметрией и может давать более точные результаты. Принцип работы ФЭК – световой поток, проходя через окрашенную жидкость, частично поглощается. Остальная часть светового потока попадает на фотоэлемент, в котором  возникает электрический ток, регистрирующийся при помощи амперметра. Чем больше концентрация раствора, тем больше его оптическая плотность и тем больше степень поглощения света, и, тем меньше сила возникающего фототока.

Существуют фотоэлектроколориметры с одним или с двумя фотоэлементами. С одним - предусматривают измерение энергии однолучевого светового потока. С двумя - измеряют энергию двух световых потоков (двухлучевая схема), один из которых проходит через анализируемый раствор, а другой – через раствор сравнения («нулевой » раствор).

Фотоэлектроколориметры позволяют проводить измерение оптической плотности или пропускания раствора только с несколькими светофильтрами, поэтому с их помощью нельзя получить непрерывный спектр поглощения в том или ином спектральном диапазоне.

Концентрацию определяемого вещества в анализируемом растворе находят либо с использованием основного закона светопоглощения[Если световой поток пропустить через кювету с раствором, поглощающим свет, то выходящий световой поток будет менее интенсивным, чем входящий. Ослабление светового потока связано с частичным поглощением его и частичным отражением. Соотношение между интенсивностями падающего светового потока I0, светового потока прошедшего через раствор I, поглощенного In и отраженного Iотр: I0 = I + In + Iотр.], предварительно установив концентрационный интервал его выполнимости при заданных светофильтре и толщине поглощающего слоя, либо методом градуировочного графика.{ (метод калибровочных кривых).По результатам измерений оптической плотности эталонных растворов с различной точно известной концентрацией с при аналитической длине волны строят градуировочный график в координатах А-с. Измеряют оптическую плотность Ах анализируемого раствора  в тех же условиях. По найденному значению Ах  находят концентрацию   сх определяемого вещества на градуировочном графике.}

Сущность метода -от источника света – лампы накаливания световой поток направляется на призму , которая делит его на два пучка и направляет на плоские зеркала. Зеркала отражают свет двумя параллельными пучками света, которые проходят через светофильтры и попадают в кюветы с растворами. В одну из кювет помещают растворитель, а в другую  - испытуемый раствор. Проходя через кюветы, свет частично поглощается  Вышедшие из кювет пучки света проходят через раздвижные диафрагмы, отражаются от зеркал на матовые стёкла, за которыми находятся фотоэлементы. В фотоэлементах возникает ток, сила которого пропорциональна световому потоку. Фотоэлементы соединены с микроамперметром. Применение при анализе лек препаратов: левомицетин, ментол, новокаин, рутин.

 

63. Спектрофотометрия.

Спектрофотометрия - оптический метод исследования газообразных, жидких и твердых веществ, основанный на определении интенсивности поглощения света веществом (абсорбционная спектрофотометрия) или интенсивности излучения им света (эмиссионная спектрофотометрия) в зависимости от длины волны.

Получаемые при этом (при помощи специальных приборов - спектрофотометров) абсорбционные и эмиссионные спектры являются характерными для каждого данного вещества.

Сущность метода. В большинстве спектрометров, применяемых в аналитической практике, моохроматизация светового потока осуществляется за счет использования диспергирующих (разлагающих свет в спектр) элементов – призм или дифракционных решеток. Разработаны конструкции спектрофотометров, работающих как по однолучевой (одноканальной), так и по двухлучевой (двухканальной) схеме. При работе в видимой и в ближней ИК области используют стеклянные призмы и стеклянные конденсоры (линзы) и кюветы. При работе в УФ диапазоне 200-400 нм применяют кварцевую оптику (призмы, конденсоры, кюветы), так как стекло поглощает УФ лучи.