Іі. Хроматографічний аналіз

ДОСЛІД 1. Розділення суміші барвників за допомогою паперової хроматографії.

Вирізають смужку фільтрувального паперу завширшки 1,5 - 2 см і довжиною 20 см. На відстані 2 см від кінця смужку паперу обрізають з обох сторін так, щоб ширина її складала близько 1 см. Вище звуженого місця піпеткою на смужку наносять краплю розчину суміші барвників (метилфіолет, метилоранж, метиленовий синій). І на цьому місці (лінія старту) ставлять мітку олівцем. Смужку опускають в підготовлену пробірку з розчинниками так, щоб її вузька частина покрилась сумішшю розчинників (етанол, бутанол, вода), що знаходяться на дні пробірки. Пробірку закривають корком. Під дією капілярних сил рухомий розчинник піднімається і захоплює суміш барвників. Складові компоненти суміші рухаються з різною швидкістю і тому поступово розділяються (вихідна пляма розділяється на три окремі забарвлені плями). Коли розчинник піднімається на висоту 10-15 см, смужку виймають з пробірки. Вимірюють відстань, пройдену розчинником і кожним компонентом суміші. Для окремих компонентів визначають коефіцієнт розподілу R_f (хроматографічну рухливість):

R_f = L_A/L_Ф

де L_A – відстань, пройдена одним з компонентів суміші; L_Ф – відстань, пройдена розчинником.

ДОСЛІД 2. Визначення вмісту натрій хлориду методом іонообмінної хроматографії.

Хроматографічну колонку, заповнену катіонітом КУ-2, промивають дистильованою водою, доки елюент не матиме рН близько 5. Пам'ятайте, що в шар катіоніту не повинно попадати повітря.

Градуйованою піпеткою відбирають 10 мл розчину 0,1М NаСl і вводять його в хроматографічну колонку. Відкривають кран колонки і повільно випускаючи розчин в колбу для титрування, «садять» розчин, який аналізують, на сорбент до появи зерен над поверхнею розчину. Швидкість витікання розчину повинна бути близько 2 крапель за секунду. Потім колонку промивають 50 мл дистильованої води, яку збирають у ту саму колбу для титрування. Повноту промивання виділеної кислоти перевіряють за метиловим оранжевим, для чого відбирають на годинникове скло 1 краплю розчину з колонки і додають краплю індикатора. Жовтий колір вказує на повноту промивання колонки.

Вміст колби титрують 0,1М NaOH в присутності метилоранжу. Для цього в колбу для титрування відбирають 10мл отриманого з колонки розчину, додають метилоранж і титрують розчином натрій гідроксиду. Титрування повторюють три рази та визначають середній об’єм NaOH, що пішов на титрування. Результати заносять до таблиці та за отриманими даними розраховують концентрацію натрій хлориду та масу іонів натрію у вихідному розчині.

№ з/п	VNaOH, мл	Vсер., мл	m (Na+), г
1
2
3

Вміст йонів натрію розраховують за формулою:

де M_Na - молярна маса Натрію, г/моль; V_NaOH - об'єм титранта, мл; V_NaCl – об’єм розчину NаСl, мл.

Після визначення катіоніт регенерують, тобто переводять у Н⁺ форму. Для цього через катіоніт пропускають 20-25 мл розчину хлоридної кислоти, а потім промивають дистильованою водою.

ДОСЛІД 3. Визначення нікелю в природних водах методом ПХ.

Осадова хроматографія заснована на реакціях взаємодії речовин, що розділяють, з осаджувачем. Розходження в розчинності малорозчинних осадів, що утворюються, обумовлює їхній поділ. Для осадової хроматографії характерно не тільки послідовне утворення осадів, що мають різну розчинність, але й багаторазове повторення процесу їхнього утворення й розчинення. Найбільш широке застосування одержав експрес-метод кількісного визначення речовин - пікова осадова хроматографія на папері. У цьому методі осаджувачі беруться в такій кількості, щоб у місці всмоктування в папір проби аналізованого розчину досліджувані йони осаджувалися не повністю й при розвитку хроматограми переносилися на нові ділянки паперу, просоченого осаджувачем. У результаті із кругової зони (плями) при її промиванні рухливим розчинником формуються зони осадів у вигляді правильних піків. При цьому відзначається лінійна залежність висоти зони піків від концентрації досліджуваного іона. Це дає підставу проводити кількісне визначення різних речовин.

Аркуш фільтрувального паперу марки "синя стрічка", попередньо просочений 0,1% розчином диметилгліоксиму й висушений, переносять на поверхню зі скла. Графітовим олівцем на папері проводять дві лінії: лінію занурення паперу в рухливу фазу на відстані 0,5-1,0 см від нижнього краю смуги паперу й лінію старту на відстані 2,0-2,5 см. На лінії старту намічають необхідну кількість точок (залежно від числа стандартних і досліджуваних розчинів) на відстані 1,0-1,5 см одна від одної. У місця, позначені точками, наносять досліджувані розчини за допомогою мікрошприца: по 1мкл стандартних розчинів солі нікелю з концентрацією від 0,005 до 0,125 моль/л і розчин з невідомою концентрацією.

Одержують круглі зони рожевого кольору (диметилгліоксимат нікелю) - це первинна хроматограма. Папір підсушують на повітрі й поміщають у хроматографічну камеру для розвитку хроматограми. Kaмерa являє собою склянку ємністю 500 мл, на дно якої наливають рухливу фазу - 12% розчин гліцерину у воді. Смужку паперу закріплюють у штатив у вертикальному положенні й опускають у розчин гліцерину до лінії занурення так, щоб вона не торкалась стінок і дна камери. Розвиток хроматограми відбувається протягом 20-30 хвилин. Рухливий розчинник, піднімаючись по капілярах паперу, вимиває іони нікелю, що не прореагували з осаджувачем у місці нанесення розчину, й переносить їх нагору до ділянок паперу, що містить свіжі порції диметилгліоксиму. Внаслідок цього формуються зони у вигляді правильних піків - вторинна хроматограма. Через 30 хвилин вторинну хроматограму виймають із камери, підсушують на повітрі й відзначають олівцем вершини піків зон.

Потім будують калібрувальний графік в координатах: висота піку (h, см) – концентрація розчину (моль/л) і за калібрувальним графіком знаходять концентрацію досліджуваного розчину.

ДОСЛІД 4. Визначення вмісту сульфату натрію методом колонкової хроматографії.

Методом кислотно-основного титрування визначити вміст сульфату натрію не можна. Щоб це стало можливим, застосовують іонообмінні смоли. Через шар катіоніту KУ-2 у водневій формі (RH) пропускають аналізований розчин сульфату натрію. При цьому відбувається реакція обміну між розчином і іонообмінником.

На катіоніті: 2RH + Na₂SО₄ = 2RNa + H₂SO₄

Кислоту, що утворилась в результаті реакції у кількості, еквівалентній взятої солі, відтитровують відповідним стандартним розчином лугу (0,05М NaOH) з індикатором метилоранжем або фенолфталеїном.

Колонку з іонообмінною смолою промивають перед роботою невеликою кількістю дистильованої води до відсутності іонів водню (іонів гідроксилу) у розчині, що виходе з колонки. Рівень рідини в колонці, готової до роботи, повинен бути на 0,3-0,5 см вище шару іонообміннику. Необхідно пам'ятати, що в шар іоніту не повинно попадати повітря.

У мірну колбу ємністю 100 мл піпеткою відміряють 20 мл вихідного 0,25 М розчину сульфату натрію. Дистильованою водою доводять об’єм рідини до мітки й перемішують. Приготовлений розчин Na₂SO₄ пропускають через шар іонообмінника, доливаючи невеликими порціями. Елюат, що витікає зі стовпчика, збирають у мірну колбу ємністю 200 мл. Швидкість пропущення розчину повинна бути близько 2мл/хв(1-2 краплі в секунду). Мірну колбу, у якій перебував аналізований розчин, кілька разів обполіскують невеликими порціями дистильованої води й промивні води пропускають через колонку.

Потім іоніт промивають 50-80 мл води, об’єм у колбі з фільтратом доводять до мітки, перемішують і визначають вміст кислоти, що еквівалентний взятій для аналізу кількості сульфату натрію. Для цього у колбу для титрування відбирають піпеткою 10мл розчину, додають 2-3 краплі індикатора й титрують 0,05М розчином натрій гідроксиду до зміни забарвлення. Титрування проводять 2-3 рази. Дані титрування заносять у таблицю:

№ з/п	VNaOH, мл	Vсер., мл	m (Na2SO4), г
1
2
3

Отримані результати піддають статистичній обробці й обчислюють кількість сульфату натрію по формулі:

, г

де С_NaOH – концентрація титранту NaOH, моль/л; V_NaOH – об’єм NaOH, що пішов на титрування, мл; Е – еквівалент солі сульфату натрію, V_елюату – об’єм елюату, що вийшов з колонки, мл; V_{аліквоти} – об’єм елюату, взятого для титрування, мл.

Потім розраховують відносну похибку визначення за формулою:

D = (m_ист – m(Na₂SO₄))/m_ист, %

де m_ист- маса сульфату натрію, взята для аналізу, г;

m (Na₂SO₄) – маса, розрахована за результатами титрування, г.