56. Применение газовой хроматографии в анализе загрязнений окружающей среды.

Хроматография – это физ.-хим. метод разделения веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами: подвижной и неподвижной.

Неподвижной фазой служит твердое вещество или пленка жидкости, нанесенная на твердое вещество. Подвижная фаза – жидкость или газ, протекающий через неподвижную фазу.

Газовая хроматография – это метод разделения летучих соединений. В качестве подвижной фазы выступает инертный газ (газ-носитель)(водород, азот, гелий, аргон и др.). Газ носитель не взаимодействует с разделяемыми веществами и неподвижной фазой. Он должен быть чистым, иметь низкую стоимость и обеспечивать разделение анализируемых веществ.

Качественный анализ в хроматографии проводится по времени удерживания, т.е. времени от момента ввода пробы, до выхода максимума пика. Каждое соединение имеет свое определенное время удерживания, независящее от присутствия других компонентов.

Количественный анализ основан на измерении различных параметров пика, зависящих от концентрации разделяемых веществ (высоты, ширины, площади пика).

Основными узлами хроматографа являются: хроматографическая колонка (происходит разделение компонентов сложной смеси), детектор и регистратор.

Д остоинства газовой хроматографии: быстрое разделение смесей, высокая чувствительность, хорошая воспроизводимость результатов, быстрота проведения анализа, возможность проведения анализа твердых, жидких и газообразных образцов, для анализа надо небольшое количество образца.

Недостатки: при проведении качественного анализа пробы и эталона (стандарта) должны быть одинаковые условия, у многих веществ характеристика пика близки между собой, существенное влияние оказывает температура.

Газовая хроматография применяется для определения содержания пестицидов и удобрений в воде и почве, оксидов азота и серы, органических соединений в воздухе и др.

58 Электрохимические методы. Потенциометрический метод в анализе загрязнений воздуха.

Электрохимические методы подразделяются на полярографический, кулонометрический, кондуктометрический, потенциометрический.

Потенциометрия – метод анализа основанный на измерении потенциала электрода, погруженного в анализируемый раствор, изменяющийся в результате химических реакций и зависящий от температуры и концентрации раствора.

Потенциометрические методы можно разделить на прямую потенциометрию (ионометрию) и потенциометрическое титрование.

Для потенциометрического метода обычно собирают гальванический элемент, на одном из электродов которого протекает электрохимическая реакция с участием определяемого иона или иона, реагирующего с определяемым. Потенциал данного электрода зависит от концентрации (активности) определяемого иона, такой электрод называется индикаторным. Индикаторный электрод должен быть обратим по отношению к определяемым ионам или к ионам прибавляемого реагента. Потенциал второго электрода, электрода сравнения, не зависит от концентрации (активности) определяемого иона, постоянен во времени и его значение известно.

Разность потенциалов в таком гальваническом элементе измеряется компенсационным методом, когда ЭДС исследуемого элемента точно компенсируется внешним источником напряжения и через элемент ток практически не проходит, и, следовательно, в системе не протекают процессы, ведущие к заметным химическим или концентрационным изменениям за счет электролиза.

Метод прямой ионометрии основан на измерении разности потенциалов индикаторного электрода и электрода сравнения, значения которой (разности потенциалов) зависит от активности (концентрации) определяемых ионов. Ионометрический метод позволяет определить активность некоторых ионов в присутствии других ионов. Для этого используют ионоселективные электроды, которые представляют собой электрохимические полуэлементы, в которых разность потенциалов на границе раздела фаз «электродный материал – электролит» обратимо зависит от активности определяемого иона в растворе.

С помощью ионометрии можно оценить активность свободных ионов и определить количественное распределение данных ионов между их различными химическими формами.

Достоинствами ионометрического анализа являются: простота, быстрота определения, невысокая стоимость оборудования, возможность проведения анализа в мутных и окрашенных средах.

Недостатками ионометрического анализа являются: недостаточная селективность, требующая предварительной обработки пробы или применения маскирующих агентов; дрейф потенциала, зависящий от температуры и приводящий к необходимости вторичной калибровки.

Потенциометрический метод титрования основан на фиксировании точки эквивалентности по резкому изменению потенциала электрода, реагирующего на изменение активности того или иного компонента или продукта реакции.

При добавлении раствора реагента, взаимодействующего с анализируемым веществом, активность потенциалопределяющих ионов меняется. Вследствие этого изменяется и значение измеряемой ЭДС. Зависимость измеренной в ходе титрования ЭДС от объема добавленного раствора реагента (титранта) изображают графически. Такую графическую зависимость называют кривой потенциометрического титрования.

В точке эквивалентности количество реагента, добавленного в титруемый раствор, строго эквивалентно количеству определяемого вещества.

Достоинства потенциометрического титрования:

1. Высокая точность, чувствительность и возможность проводить титрование в более разбавленных растворах, чем это позволяли визуальные индикаторные методы.

2. Возможность определения нескольких веществ в одном растворе без предварительного разделения.

3. Определение мутных и окрашенных растворов.

4. Возможность автоматизировать процесс титрования.

5. Можно использовать неводные растворители.

6. для анализа достаточно 0,05-1 мл. пробы.

7. высокая селективность.

Недостатки потенциометрического титрования:

1. Не всегда быстрое установление потенциала

2. Необходимость делать при титровании большое число отсчетов.

Основными частями потенциометрической установки являются:

1. источник тока (кислотные или щелочные аккумуляторы).

2. потенциометрический мостик (реохордные или декадные мостики).

3. гальванометр

4. электроды

Потенциометрические методы применяются на практике экологического мониторинга. Наиболее часто метод прямой потенциометрии используют для определения рH растворов. Ионометрия с применением ионоселективных электродов позволяет прямо определять большое количество ионов в примесях (Cl^-, Br ^–,I^–,NO₃^– , ClO₄^–, S^2–, и др.). Также с помощью ионоселективных электродов можно определять такие ионы, как Cu²⁺, Na⁺, K⁺, F^-, Ca²⁺ и жесткость воды. Ионоселективные электроды используют при анализе вод (поверхностных, морских, подземных, питьевых, сточных), атмосферы и почв.Используют его и для определения ионов аммония и газообразного аммиака, некоторых металлов, ПАВ.