3. Потенциалометрия

Метод потенциалометрии основан на измерении потенциала электрода погруженного в анализируемый раствор.

При погружении металлического электрода в раствор, содержащий ионы этого же металла, между твердой и жидкой фазой устанавливается равновесие согласно схемы

Ме⁰=Ме^п++ nе

Величина электродного потенциала, возникающая на границе металл – раствор, называется равновесным потенциалом.

Зависимость равновесного электродного потенциала электрода от концентрации ионов металла в растворе выражается уравнением Нернста

где Е_х – потенциал электрода при данной концентрации ионов металла в растворе; Е₀ – потенциал этого же электрода в растворе с концентрацией ионов =1 (нормальный потенциал); С_Ме – концентрация ионов металла; R- универсальная газовая постоянная 8,314 Дж/мольК; Т – температура, К; F - число Фарадея 96500; n- заряд ионов металла.

Прямо измерить величину потенциала невозможно. Поэтому используют косвенный метод. Измеряют разность потенциалов между двумя электродами. Два электрода в растворе электролита представляют собой гальванический элемент. Для отсчета потенциал одного электрода принимают за «0». В качестве такого эталона принимают нормальный водородный электрод, который представляет собой платиновую пластину находящуюся в потоке водорода. Адсорбированный водород ведет себя по отношению к водородным ионам в растворе как металлический электрод по отношению к своим ионам.

Равновесие соответствующего уравнения

H₂ = 2H⁺ + 2e^- .

Потенциал электрода, погруженного в 1Н раствор соответствующей соли при t – 25⁰C изменения относительно нормального водородного электрода, называют нормальным или стандартным электродным потенциалом и обозначается Е₀.

Система измерения электродного потенциала всегда состоит из двух электродов. Один называют индикаторным, он должен быть чувствителен к ионам находящимся в растворе. Второй называют электродом сравнения, он должен быть не чувствителен к ионам находящимся в растворе ( потенциал его постоянен и не зависит от состава раствора ).

В ряде случаев значения нормальных потенциалов не могут служить для сравнения в реальных условиях. В растворах могут присутствовать и другие ионы. Потенциал которых зависит от среды называют реальным окислительно - восстановительным потенциалом.

-

.

4. Хроматография

Хроматография (от греческих слов «хроматос» – цвет и «графо» - пишу) – способ разделения смесей, который состоит в сорбции компонентов смеси твердым или жидким носителем и в последующем элюировании их (элюирование – извлечение вещества из носителя вымыванием его подходящим растворителем – элюентом).

Хроматографический метод разделения сложных смесей открыт в 1903 г. Русским ученым М.С. Цветом при изучении состава красящего вещества зеленых листьев растений - хлорофилла. К настоящему времени метод широко распространен и фактически представляет собой группу методов, объединенных рядом общих черт. При хроматографическом разделении анализируемый материалом проходит через слой неподвижного вещества (твердого или жидкого), для перемещения компонентов смеси используют жидкость или газ – подвижную фазу. Составляющие анализируемой смеси перемещаются с различными скоростями, вследствие чего образуются отдельные зоны или полосы, состоящие из индивидуальных компонентов разделенной смеси.

Разновидности хроматографического анализа классифицируются по средам, в которых производится разделение (жидкостная, газо-жидкостная и газовая хроматография); по механизмам разделения [молекулярная (адсорбционная), ионообменная, осадочная и распределительная хроматография]; по форме проведения процесса (колоночная, каплемерная, бумажная и тонкослойная ); по методике проведения испытания (проявительная или элюентная, фронтальная и вытеснительная).

Молекулярная (адсорбционная) хроматография основана на различии в адсорбционных свойствах компонентов разделяемой сложной смеси.

В зависимости от температуры и концентрации вещества в растворе устанавливается равновесное содержание его на адсорбенте. Зависимость количества адсорбированного вещества от его концентрации в растворе при состоянии равновесия и постоянной температуре выражается изотермой сорбции.

Наиболее общей теорией адсорбции описывающей зависимость величины адсорбции от концентрации вещества в растворе, является теория Ленгмюра. Основные положения теории следующие: поверхность твердого тела (адсорбента) содержит активные участки, обладающие свободной поверхностной энергией, что позволяет им фиксировать молекулы посторонних веществ; каждый элементарный участок поверхности адсорбента способен удерживать только одну молекулу.

Одним из самых распространенных методов хроматографического анализа является проявительный метод. Достоинство проявительного метода состоит в возможности полного разделения всех компонентов смеси, недостаток в низкой концентрации компонентов в проявителе, во много раз меньшей исходной.

Основным оборудованием в хроматографии являются колонки. Применяют колонки цилиндрической, комплексной и телескоскопической формы. Высота колонок от 20-30 см до 10-20м, диаметр от нескольких мм до 8-20см. Высота колонки должна обеспечивать достаточное разделение компонентов смеси, однако, при слишком большой высоте колонки увеличивается время испытаний. Лучшее соотношение высоты и диаметра колонки от 40 до 100. Внутренняя поверхность колонок не должна быть слишком гладкой, во избежание так называемого пристеночного эффекта – продвижение смеси вдоль стенки без разделения. Полностью пристеночный эффект отсутствует в колонках с восходящим движением смеси. Смесь в колонках движется под давлением, либо с помощью вакуума.

Результаты анализа получают тремя способами: определяют компоненты разделенной смеси, не вымывая их из колонки, т.е. в ионе адсорбента; последовательно анализируют порции раствора по мере их отбора из колонки; непрерывно определяют изменение концентрации анализируемых веществ в растворе, поступающего из колонки.

Применяют качественный хроматографический анализ, определяя состав смеси по различной окраске зон колонки. При отсутствии окрашенных веществ можно использовать способность некоторых веществ люминесцировать при воздействии ультрафиолетового излучения. Иногда для выделения не люминесцирующих веществ в них вводят флуоресцирующие индикаторы.

Длина окрашенной ими святящейся зоны колонки может служить количественной характеристикой исследуемого вещества.