Контрольные вопросы

1. Сущность амперометрического титрования.

2. Как определяется точка эквивалентности? Объясните характер кривой титрования.

3. В какой момент в растворе начинается увеличение тока? Чем оно обусловлено?

4. Для чего добавляется сульфат натрия? Какова его концентрация?

5. Какие электроды используются в амперометрическом анализе?

6. Какую роль в анализе играет полярограф?

7. Охарактеризуйте чувствительность метода амперометрического титрования (в сравнении с потенциометрией и кондуктометрией).

3. Хроматографические методы

АНАЛИЗА

Хроматография - это физико-химический метод разделения веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами: неподвижной и подвижной.

Неподвижной (стационарной) фазой является твердое вещество (сорбент) или пленка жидкости, нанесенная на твердое вещество.

Подвижная фаза - это жидкость или газ, протекающий через неподвижную фазу.

Подвижную фазу, вводимую в слой неподвижной фазы, называют элюентом, а подвижную фазу, выходящую из колонки и содержащую разделенные компоненты, называют элюатом.

Все компоненты анализируемой смеси вместе с подвижной фазой передвигаются вдоль неподвижной фазы, которая обычно помещается в стеклянную или металлическую трубку, называемую колонкой.

Компоненты смеси перемещаются вдоль колонки с различной скоростью, и чем меньше сила взаимодействия с сорбентом, тем быстрее компонент покидает колонку. Таким образом компоненты разделяются.

В хроматографическом методе осуществляется разделение многокомпонентной смеси, идентификация ее компонентов, определение их количественного содержания.

Классификация хроматографических методов может быть основана на разных подходах:

- агрегатном состоянии подвижной и неподвижной фаз,

- механизме взаимодействия сорбент - сорбат,

- форме слоя сорбента,

- цели хроматографирования.

По агрегатному состоянию фаз хроматографию разделяют на газовую и жидкостную.

Газовая хроматография (ГХ) – физико-химический метод разделения веществ, основанный на распределении веществ между подвижной и неподвижной фазой, позволяет составить информационную модель для объекта наблюдения и прогнозировать изменения состояния природной среды. В зависимости от агрегатного состояния неподвижной фазы различают:

- газоадсорбционную (газотвердофазную) хроматографию, в которой неподвижной фазой является твердый носитель: силикагель, оксид алюминия, уголь, а последние годы – адсорбенты с более однородной поверхностью, такие как пористые полимеры, макропористые силикагели (силохром, порасил, сферосил), пористые стекла, цеолиты;

- газожидкостную, в которой неподвижная фаза - это жидкость, нанесенная на твердый инертный носитель.

Основная задача хроматографического исследования - это полное разделение веществ за короткое время.

Газовая хроматография пригодна для определения любых соединений, которые могут быть воспроизводимо определены. Этот метод пригоден для анализа любых типов проб воздуха окружающей среды при условии соответствующей их подготовки.

С помощью метода ГХ возможен анализ воздуха с целью обнаружения вредных примесей, в том числе аэрозолей, определение газов и веществ в неизвестном физическом состоянии (пары или аэрозоли), а также проведение производственного токсикологического анализа.

В промышленности локально высокие концентрации химических веществ, например, на химических заводах, можно обнаружить и определить этим методом.

Газовая хроматография применяется при определении вредных примесей в воздухе, состава выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, поскольку в них содержится большое число токсичных компонентов, а также для получения информации о содержании того или иного конкретного соединения, когда невозможно обойтись без предварительного разделения смеси.

Метод, обладая достаточно высокой чувствительностью при малых концентрациях веществ, может быть применен для эффективного контроля загрязнений, попадающих в поверхностные воды, когда необходимо идентифицировать отдельные примеси и измерить их концентрацию.

Определение наличия отдельных соединений часто необходимо и для обнаружения источника загрязнения, и для более эффективного повседневного контроля.

При проведении анализа отдельно определяют содержание полициклических ароматических и высокомолекулярных углеводородов.

Газовая хроматография позволяет точно, быстро и с высокой чувствительностью определять пестициды, экстрагированные из почвы, осадочных пород и тканей растений.

Таким образом, газовая хроматография - метод количественного определения содержания вредных веществ в атмосферном воздухе, в питьевой воде, поверхностных и сточных водах, позволяющий дать оценку состояния окружающей среды (ОС), на основе которой возможна разработка мероприятий по улучшению состояния ОС.

Процесс разделения основан на различии в летучести, растворимости или адсорбируемости разделяемых компонентов: быстрее движется тот компонент, растворимость которого в неподвижной фазе меньше, а летучесть (упругость пара), наоборот, больше.

Устанавливается равновесие компонентов анализируемой смеси между двумя фазами, однако, обычное статическое равновесие является невозможным, так как движение подвижной фазы-носителя постоянно смещает это равновесие. Неподвижная фаза представлена в виде твердого вещества. При этом основным процессом, используемым для достижения равновесия, является адсорбция.

Чтобы избежать потенциально отрицательных последствий конвективного перемешивания и обеспечить быстрый массообмен между двумя фазами, неподвижная фаза должна иметь довольно большую удельную поверхность, быть инертной (не влиять путем адсорбции на равновесие между подвижной и неподвижной фазами).

Количественный анализ можно провести только в том случае, если вещество является термостойким и элюируется (выводится из колонки с подвижной фазой) без разложения, иначе на хроматограмме появляются ложные пики, относящиеся к продуктам разложения.

Газовая хроматография используется как серийный метод определения органических соединений, но этот метод можно использовать и для анализа неорганических компонентов в виде летучих соединений.

На эффективность разделения веществ влияют следующие факторы: подбор соответствующей неподвижной фазы колонки, ее длина и внутренний диаметр, химический состав и давление газа носителя, температурный режим термостата, детектора и испарителя, чувствительность детектора на определенные классы веществ.

Время выхода веществ из колонки зависит от химического состава и строения веществ, температуры их кипения, молекулярного веса, а также параметров газохроматографической колонки, которые будут рассмотрены в разделе.

Меняя вышеописанные параметры, можно подбирать оптимальные условия эффективного разделения веществ.