Quality_Analis_Ukr

флуоресценцію. Якщо алюміній(ІІІ) присутній, його відділяють від мангану(ІІ) цією ж реакцією.

Водну фазу поміщають у роздільну лійку, перевіряють значення рН, яке повинно становити 5-6, додають 20 крапель розчину 8-оксихіноліну у хлороформі, збовтують 2 хв. Органічну фазу зливають, а до водної додають ще 10 крапель розчину 8-оксихіноліну у хлороформі і знову збовтують 2-3 хв. Екстракцію повторюють до негативної реакції на алюміній(ІІІ) (відсутність люмінесценції органічної фази в УФ-світлі). Після розшарування фази розділяють; у водній фазі виявляють магній(ІІ).

Виявлення магнію(ІІ). Водну фазу (3-5 крапель) переносять у пробірку, додають 2-3 краплі розчину натрію гідроксиду, краплю розчину магнезону І або магнезону ІІ. У присутності магнію(ІІ) з’являється синє забарвлення.

Питання для самопідготовки студентів:

1.Чим відрізняються екстрагенти, що використовуються для екстракції, основаній на хімічній взаємодії і фізичному розподілі?

2.Яким вимогам повинні відповідати органічні розчинники, що використовуються для екстракції?

3.Що таке внутрішньокомплексні сполуки, іонні асоціати, використання їх в екстракції?

4.Які способи маскування іонів використовуються у хімічному аналізі?

5.Які маскуючі засоби використовуються для виконання даної лабораторної роботи? Хімізм цих реакцій.

6.Чому при виявленні іонів хрому(ІІІ) шляхом переведення їх у надхромову кислоту її екстрагують органічними розчинниками?

Тема № 14

ХРОМАТОГРАФІЧНІ МЕТОДИ АНАЛІЗУ. РОЗДІЛЕННЯ СУМІШЕЙ РЕЧОВИН МЕТОДАМИ ТОНКОШАРОВОЇ (ТШХ) ТА ОСАДОВОЇ ХРОМАТОГРАФІЇ

Лабораторна робота

Актуальність теми: Поряд з ідентифікацією неорганічних та органічних сполук за допомогою хімічних реакцій необхідним елементом підготовки хіміка-аналітика є визначення якісного складу за допомогою фізико-хімічних методів аналізу (хроматографії, екстракції та ін.).

Мета: На основі знань теорії хроматографії навчити студентів способів розділення та ідентифікації неорганічних та органічних речовин за допомогою методів хроматографії в тонкому шарі сорбенту та осадової хроматографії.

Навчальні цілі: Студенти повинні вміти:

–виготовляти хроматографічні пластинки із закріпленим шаром сорбенту;

–володіти технікою хроматографування речовин висхідним, низхідним та круговим способами;

–ідентифікувати речовини методом хроматографії в тонкому шарі сорбенту та осадової хроматографії.

101

Міжпредметна інтеграція: Студенти повинні знати основи теорії сорбційних процесів (біонеорганічна хімія), теорію гетерогенних систем осад-насичений розчин (фізична та колоїдна хімія).

Площинна хроматографія. Метод хроматографії в тонкому шарі сорбенту.

Для розділення речовин за допомогою методу ТШХ використовують пластинки, покриті тонким шаром сорбенту (силікагель, оксид алюмінію та ін.). На ці пластинки наносять аналізований розчин переважно у вигляді крапель (з аналітичною метою) або смуг (з препаративною метою). Пластинки з нанесеними випробовуваними речовинами вносять у камеру для хроматографування, на дно якої налитий шар розчинника або суміші розчинників. Під впливом капілярних сил нанесені на пластинку речовини рухаються через шар сорбенту з різною швидкістю, в результаті чого відбувається їхнє розділення.

Механізми процесу розділення речовин у тонкому шарі сорбенту можуть бути різними. Залежно від природи аналізованих речовин, складу тонкого шару, властивостей використовуваних розчинників, розділення речовин на пластинках може відбуватись в результаті адсорбції або в результаті розподілу компонентів суміші між двома рідинами, що не змішуються між собою. У деяких випадках розділення речовин на пластинках, покритих тонким шаром сорбенту, досягається в результаті іонного обміну та ін. У деяких випадках метод хроматографії в тонкому шарі сорбенту, в залежності від механізмів процесів розділення речовин, слід розглядати як один з варіантів адсорбційної хроматографії, а в інших – як варіант розподільної або іонообмінної хроматографії. На практиці спостерігається поєднання декількох механізмів розділення у процесі аналізу одних і тих же речовин у однакових умовах.

Способи хроматографування

Аналіз речовин на пластинках для ТШХ можна проводити декількома способами:

висхідним, низхідним та радіальним (круговим) хроматографуванням.

У випадку висхідного хроматографування система розчинників рухається знизу вверх під впливом капілярних сил, при використанні низхідного хроматографування систему розчинників подають зверху; і розчинник і аналізовані речовини рухаються зверху вниз. При радіальному (круговому) хроматографуванні використовують горизонтальний рух розчинника і компонентів проби від центру пластинки до периферії.

Ефективність розділення можна збільшити, використовуючи безперервний рух розчинника у шарі сорбенту (проточне елюювання) або повторне хроматографування декілька разів (програмоване багатократне хроматографування). Зразок можна також послідовно елюювати у двох взаємно перпендикулярних напрямках (двомірна хроматографія).

Детектування

Важливою проблемою ТШХ є локалізація і проявляння зон речовин на пластинках, більшість з яких є незабарвленими. Для проявляння зон використовують в основному три методи: флуоресцентний, обприскування реагентами і обвуглювання.

Проявляння зон, що базується на збудженні флуоресценції, може бути прямим і непрямим (опосередкованим). Пластинку опромінюють УФ-лампою з довжиною хвилі випромінювання 254 нм (короткохвильове) і 350 нм (довгохвильове). Пряме збудження флуоресценції можливе при розділенні флуорогенів (речовин, які здатні флуоресціювати).

102

Непряме проявляння використовується для ширшого кола речовин і передбачає введення флуоресціюючих речовин до складу сорбенту. У цьому випадку під дією УФ- випромінювання починає флуоресціювати вся поверхня пластинки за винятком зон речовин, які частково або повністю гасять флуоресценцію. При цьому зони виступають у вигляді темних плям на флуоресціюючому фоні.

Хімічні (проявляючі) реагенти розпилюють по пластинці за допомогою пульверизатора для отримання аерозолю. Випробовувані речовини утворюють забарвлені продукти з реагентом за рахунок взаємодії з однією або декількома функціональними групами. При відповідному підборі реагентів таким способом можна виявити практично будь-яку сполуку.

Зони речовин на хроматограмах можна виявляти також хімічним або термічним обвуглюванням. Термічне обвуглювання використовується рідко через інтенсивне відбивання теплового випромінювання білою поверхнею сорбенту. Хімічне обвуглювання проводять концентрованою сульфатною кислотою або насиченим розчином калію дихромату у 70 % розчині сульфатної кислоти.

Якісний аналіз

Використання проявляючих реагентів для ідентифікації сполук, розділених на пластинках з тонким шаром сорбенту, прийнятне тільки у тих випадках, коли відомий тип аналізованих сполук. Для ідентифікації речовин на пластинках за характеристиками утримування використовують величини Rf і, зокрема, відносні величини Rst.

У ТШХ величину RF визначають як відношення відстані, пройденої центром зони речовини (H), до відстані, пройденої фронтом розчинника (H):

Rf = h

H

Відносна величина RST дорівнює відношенню RF випробовуваної речовини (RFI) до RF речовини-стандарту (RFST) або відношенню відстаней, пройдених випробовуваною речовиною і речовиною-стандартом:

Rst = Rf i

Rf st

Величину Rst визначають у тих випадках, коли пробу і стандарт аналізують одночасно на одній пластинці.

При визначенні Rf дуже важко добитись відтворюваності результатів, оскільки вона залежить від активності сорбенту, площі зони, товщини шару, ступеня насичення камери, відносної вологості сорбенту і температури. Величина Rst є універсальною характеристикою, як і всі відносні характеристики утримування в інших видах хроматографії. Однак, часто для порівняння результатів розділення величин Rst недостатньо і необхідно додатково описувати особливості форми зони, її площу і форму фронту розчинника.

Кількісний аналіз

Кількісне детектування в ТШХ проводять або безпосередньо на пластинці, або після видалення з пластинки випробовуваної речовини. Перший спосіб має переваги у тому випадку, коли аналізують велику кількість сполук, а другий – при аналізі обмеженої кількості компонентів. Речовину можна вимити з шару сорбенту на пластинці розчинником і

103

отриманий розчин проаналізувати за допомогою тих чи інших методів (спектрофотометричним, газо-хроматографічним чи за допомогою ВЕРХ). Детектування безпосередньо на пластинці можна проводити візуально, а також вимірюючи флуоресценцію, площу зон або інтенсивність відбитого (пропущеного) світла.

Візуальна оцінка дозволяє в кращому випадку отримати напів-кількісні (приблизні) дані, вона найбільш зручна у випадку чергування зон випробовуваних речовин і стандартів. Всі зони випробовуваних речовин повинні містити однакову кількість компонента, а зони стандарту – послідовне збільшення кількості. Після розділення порівнюють розміри зон речовини і стандарту і інтенсивність їх забарвлення і таким чином визначають кількість випробовуваної речовини.

Методи вимірювання флуоресценції застосовувані до флуоресціюючих речовин і сполук, з яких через відповідні перетворення можна отримати їхні флуоресціюючі похідні. Оскільки інтенсивність флуоресценції зони не залежить від її форми, то попередньо будують калібрувальний графік залежності кількості речовини від інтенсивності флуоресценції. Промисловість випускає спеціальні пристрої для проведення таких вимірювань.

Вимірювання площ зон є достатньо трудомістким процесом, який включає порівняння розміру зон. Площа зони – це не лінійна функція концентрації, однак графік залежності кореня квадратного з площі зони від концентрації переважно представляє пряму лінію. Якщо зона має чіткі межі, вимірювання можна проводити будь-яким методом: візуальним порівнянням з зонами стандартів, репродукуванням ручним або іншим способом зон з наступним зважуванням вирізаних проекцій, підрахунком площі за допомогою планіметра.

Кращим методом кількісного детектування в ТШХ є вимірювання пропускання світла пластинкою. Цей спосіб базується на поглинанні світла забарвленими або обвугленими зонами. Графік залежності поглинання світла від кількості речовини у зоні переважно лінійний. На цьому принципі базується робота денситометрів. Метод відбивання базується на тому ж принципі з тією лишень різницею, що вимірюють не пропущене світло, а відбите. Для вимірювання відбитого світла також використовують прилади.

Безпосередньо на хроматограмах кількісний аналіз можна проводити також спектрофотометричними методами за спектрами поглинання (фотоденситометрія) і за спектрами відбивання, а також флуориметричним, рентгенфлуоресцентним і радіометричним методами.

Останнім часом інтенсивно розвивається радіальна тонкошарова хроматографія. За рахунок створення примусового руху рухомої фази з регульованою швидкістю, зменшення розміру частинок і насичення простору над пластинкою парами розчинника вдається суттєво прискорити процес і підвищити чіткість розділення. Можливе також використання пластинок (аналогічно до колонки у рідинній хроматографії), через які безперервно подається потік рухомої фази; після детектування аналіз оцінюється якісно та кількісно.

Створений експресний ультрачутливий варіант ТШХ, який називають мікротонкошаровою хроматографією. Його основні переваги – зменшення часу аналізу, мінімальне розмивання плям, максимальна чутливість – обумовлені використанням сорбентів з розміром частин 2-5 мкм, зниженням шляху проходження розчинника до 5 см, використанням пластинок розміром 6×6 см з товщиною шару 150-200 мкм. Цим методом можна визначати залишкові кількості токсичних елементів у воді, відходах і тому він з успіхом може бути використаним при аналізі об’єктів навколишнього середовища.

Створений ТШХ-аналізатор, який дозволяє після розділення автоматично вимивати компоненти із шару сорбенту на пластинці для наступного визначення. Практикують використання ЕОМ у складній детектуючій системі, а також зміни температури вздовж хроматографічної пластини, градієнтне елюювання у процесі розділення та ін. Використання комп’ютерів дозволяє створити експресний і високоточний метод високоефективної тонкошарової хроматографії, повністю автоматизувати процес детектування з використанням спеціально складених програм.

104

Метод хроматографії в тонкому шарі сорбенту (ТШХ)

Експериментальна частина

1. Виготовлення пластинок для розділення неорганічних та органічних сполук. Пластинки розміром 9×12 см добре промивають хромовою сумішшю, водою і висушують. Для отримання тонкого шару сорбенту змішують 2,2 г силікагелю КСК, 0,2 г медичного гіпсу і 7 мл дистильованої води. Готову суспензію одразу ж наносять на скляну пластинку і шляхом погойдування нею добиваються отримання рівномірного розподілу суспензії на пластинці. Виготовлену таким чином пластинку залишають на горизонтальній поверхні до висихання на повітрі тонкого шару силікагелю. Перед використанням пластинки активують (нагрівають в термостаті при 110 °С протягом 1 год.).

Пластинки, вийняті із термостату, охолоджують на повітрі, відмічають лінію старту (1,5см від нижнього краю) і лінію фронту розчинників (10 см вище лінії старту).

Перед аналізом на дно камери для хроматографування наливають шар відповідної системи розчинників (товщина шару розчинників 1 см). Камеру герметично закривають пришліфованою кришкою і залишають на 2 год. для насичення її простору парами системи розчинників.

2. Розділення та виявлення галогенідів методом хроматографії в тонкому шарі сорбенту. На лінію старту на хроматографічній пластинці, покритій тонким шаром силікагелю КСК, або на пластинці “Silufol” за допомогою капіляру наносять 2 краплі суміші 0,1 % водних розчинів натрію хлориду, калію броміду та калію йодиду. Правіше від цієї краплі через кожні 2 см на лінію старту наносять по 1 краплі 0,1 % водних розчинів “свідків”, що містять натрію хлорид, калію бромід та калію йодид. Плями нанесених розчинів висушують на повітрі, а потім пластинку вносять у камеру для хроматографування, насичену парами системи розчинників (ацетон – н-бутанол – концентрований розчин аміаку

– вода (65:20:10:5). Камеру герметично закривають кришкою і залишають на час, необхідний для підняття системи розчинників на 10 см вище лінії старту.

Пластинку виймають із камери і висушують на повітрі. Після цього плями речовин на хроматограмі проявляють спочатку аміачним розчином аргентуму нітрату, нагрівають у термостаті при 50-60 °С, а через 15 хв. пластинку обприскують 0,1 % розчином флуоресцеїну в етанолі. Плями досліджуваних речовин забарвлюються в оранжевий колір на жовтому фоні пластини.

3.Розділення та виявлення кофеїну, теоброміну і теофіліну. На лінію старту на хроматографічній пластинці за допомогою капіляру наносять 2 краплі суміші 0,1 % водних розчинів кофеїну, теоброміну і теофіліну в етанолі. Правіше цієї краплі через кожні 2 см на лінію старту наносять по 1 краплі 0,1% водних розчинів “свідків” в етанолі. Потім хроматографують, як описано вище, використовуючи систему розчинників хлороформ–96 % етанол (9:1). Після підсихання пластинки плями досліджуваних сполук проявляють 0,1 н. розчином йоду, підсушують на повітрі, потім обприскують сумішшю рівних об’ємів 96 % етанолу і 25% розчину хлоридної кислоти. Плями кофеїну забарвлюються в коричневий колір, а плями теофіліну та теоброміну – в фіолетовий колір.

Розраховують величини RF, які дають можливість ідентифікувати досліджувані речовини.

4.Розділення та виявлення катіонів меркурію(ІІ), кадмію(ІІ), вісмуту(ІІІ), плюмбуму(ІІ) та купруму(ІІ). На лінію старту на хроматографічній пластинці за допомогою капіляру наносять 2 мкл досліджуваного розчину. Правіше через кожні 1,5-2 см на лінію старту наносять по 2 мкл 0,1 М водних розчинів “свідків” (стандартів). Хроматографують, використовуючи систему розчинників н-бутанол–ацетилацетон–1,5 М розчин хлоридної

105

кислоти (100:0,5:20). Після підсихання пластинки плями досліджуваних сполук проявляють 2 % розчином калію йодиду, підсушують на повітрі, витримують над парами аміаку, а потім обприскують 10 % розчином амонію сульфіду.

Плями досліджуваних сполук на хроматограмі розташовуються у порядку зменшення величини Rf наступним чином: Hg(II) > Bi(III) > Cd(II) > Pb(II) > Cu(II). Забарвлення плям досліджуваних сполук під дією реагентів представлені в таблиці 15.1.

Таблиця 15.1.

Забарвлення плям катіонів на хроматограмі

5. Розділення та ідентифікація гліцерину, етиленгліколю та 1,2-пропіленгліколю. На пластинку наносять розчин, який містить приблизно 5 % триатомного і 10 % двоатомного спиртів, поруч розчини “свідків” з такою ж концентрацією. Рухомою фазою служить суміш хлороформу, ацетону і 5 М розчину амонію гідроксиду у співвідношенні (10 : 80 : 10). Для проявляння хроматограм використовують аміачний розчин аргентуму нітрату, який готують змішуванням 9 об’ємів 5 % розчину аргентуму нітрату і 1 об’єму 25 % розчину амонію гідроксиду. Після обприскування названим проявником пластинки нагрівають 15-20 хв. при 100 °С. Багатоатомні спирти, які містять не менше двох вільних гідроксильних груп, дають темно-коричневі або коричнево-чорні плями на жовто-коричневому фоні. Приблизні значення величин Rf багатоатомних спиртів представлені у таблиці 15.2.

Таблиця 15.2.

Значення RF для багатоатомних спиртів у описаних умовах

6. Розділення та ідентифікація бензойної та сорбінової кислот у суміші. Для ідентифікації кислот використовують систему розчинників: петролейний ефір–хлороформ– діетиловий ефір–мурашина кислота у співвідношенні об’ємів 20:8:2,8:1,2. Хроматографічний аналіз проводять на пластинках “силуфол” з наступним проявлянням плям в УФ-світлі при 254 нм. Для ідентифікації бензойної кислоти хроматограму проявляють розчином феруму(ІІІ) хлориду і розчином перекису водню з наступним нагріванням при 80-100°С 2 хв. За буро-фіолетовим забарвленням плям та величиною Rf, яка співпадає з величиною Rf плям бензойної кислоти підтверджують присутність бензойної кислоти у пробі.

З метою ідентифікації сорбінової кислоти пластинку обприскують розчином калію дихромату в концентрованій сульфатній кислоті, після висушування обприскують розчином тіобарбітурової кислоти і нагрівають при 100°С. Поява малинового забарвлення плям на

106

хроматограмі екстракту, які за кольором і величиною Rf відповідають плямам сорбінової кислоти, підтверджують її присутність у пробі.

Метод осадової хроматографії

Метод осадової хроматографії базується на використанні різниці в розчинності осадів, утворених на хроматограмах. Утворення малорозчинних осадів відбувається в певному порядку, обумовленому їхньою розчинністю.

Розділення речовин цим методом може проводитись на колонках і на папері.

При використанні колонкового варіанту в колонку вносять інертний носій і речовину- осаджувач (реагент, що взаємодіє з досліджуваними сполуками). Через колонку пропускають розчин суміші досліджуваних речовин. При цьому на твердому носії утворюються зони осадів, порядок розташування яких на хроматограмах залежить від розчинності утворених осадів. Зони утворених речовин розташовуються у колонці зверху вниз у порядку збільшення розчинності (добутку розчинності).

Носії та реагенти-осаджувачі. У більшості випадків осадово-хроматографічне розділення речовин відбувається на колонці, заповненій носієм та реагентом-осаджувачем.

Як носії в осадовій хроматографії використовуються малорозчинні високодисперсні речовини з високорозвинутою поверхнею (силікагель, оксид алюмінію, сульфат барію, порошок кварцу, азбест, деякі катіоніти та аніоніти, скляна пудра). Ці речовини повинні бути інертними до іонів, які знаходяться в розчині, який хроматографують.

Реагентами-осаджувачами можуть бути речовини, які утворюють з досліджуваними іонами осади, які повинні затримуватись на використовуваному носії. Як осаджувачі використовують органічні та неорганічні речовини, які утворюють малорозчинні сполуки з досліджуваними речовинами з різними добутками розчинності. Дуже часто перевагу надають органічним реагентам, оскільки вони мають кращу вибірковість і вищу чутливість у порівнянні з неорганічними.

Осадова хроматографія на папері. Для отримання осадових хроматограм як носій використовують папір для хроматографування, який повинен мати однакову щільність по всій поверхні. Вибраний папір нарізують невеликими смугами або кругами і занурюють в розчин реагенту-осаджувача. Після цього просочений папір висушують на повітрі. На висушений папір з реагентом-осаджувачем наносять 1-2 краплі досліджуваного розчину (первинна хроматограма). Після всмоктування розчину папером проводять промивання первинної хроматограми. З цією метою в центр первинної хроматограми капіляром наносять 1-2 краплі розчинника, в якому була розчинена суміш досліджуваних речовин. Промиту таким чином хроматограму висушують на повітрі і обприскують за допомогою пульверизатора проявляючим реагентом. Речовини, розділені методом осадової хроматографії, знаходяться на хроматограмі у вигляді концентричних кілець, які можна виявити візуально, якщо утворені сполуки мають забарвлення, або за допомогою деяких фізико-хімічних методів аналізу, наприклад, люмінесцентного аналізу.

Експериментальна частина

Для ідентифікації катіонів, названих нижче, використовують фільтрувальний папір, просочений калію фериціаніду(ІІІ) (3,5 г в 100 мл води), або 5 % розчином тіосечовини і висушений на повітрі.

1. Ідентифікація та розділення катіонів алюмінію, феруму(ІІІ), купруму. На папір, просочений калію фериціанідом(ІІІ), наносять 1 краплю приготовленого розчину солей, потім 2 краплі води, пізніше – 2 краплі води і 2 краплі 2 н. розчину амонію гідроксиду.

107

Хроматограму обприскують розчином алізарину (насичений розчин в 95 % етанолі). В центрі кружка фільтрувального паперу утворюється бура пляма сполуки купруму, потім – синя зона сполуки феруму, а по краю – червона пляма сполуки алюмінію.

2.Ідентифікація та розділення катіонів нікелю, феруму(ІІІ), купруму. На папір, просочений розчином калію фериціаніду (ІІІ), наносять 1 краплю досліджуваного розчину солей, потім 2 краплі води, пізніше – 2 краплі води і 2 краплі 2 н. розчину амонію гідроксиду. Хроматограму обприскують розчином диметилгліоксиму в 1 % розчині аміаку. В центрі кружка фільтрувального паперу утворюється бура пляма сполуки купруму, потім – синя зона сполуки феруму, а по краю – червона пляма сполуки нікелю.

3.Розділення іонів купруму, нікелю, цинку і кадмію. На папір, просочений розчином тіосечовини, наносять 1-2 краплі досліджуваної суміші солей. Потім туди ж наносять 2 краплі води і 2 краплі 2 н. розчину амонію гідроксиду. Хроматограму обприскують розчином дитизону (5 г в 100 мл бензолу). В центрі утворюється темно-сіра пляма сполуки купруму, потім – бузкова пляма сполуки нікелю, а по периферії – червона зона сполуки цинку і жовта зона сполуки кадмію.

Питання для самопідготовки студентів:

1.Суть хроматографічного методу, запропонованого М.С.Цвєтом.

2.Принцип поділу методів хроматографії: (адсорбційна, розподільна, осадова, іонообмінна). Коротка характеристика кожного з цих методів.

3.Що таке хроматограма?

4.Коротка характеристика методу хроматографії в тонкому шарі сорбенту та застосування його в аналізі.

5.Основні способи розділення речовин (висхідна, низхідна, кругова, одномірна та двомірна хроматографія).

6.Лінія старту, лінія фронту розчинників, фронт розчинників, фронт речовини.

7.Коефіцієнт розподілу та його вплив на розташування плям досліджуваних речовин на хроматограмах.

7.Сорбенти, які використовуються для хроматографії в тонкому шарі сорбенту, і фактори, які впливають на їхню активність.

8.Способи виготовлення пластинок для хроматографії (пластинки з закріпленим, незакріпленим, модифікованим (імпрегнованим) та готовим шаром сорбенту.

9.Переваги та недоліки пластинок з готовим шаром силікагелю.

10.Що називається рухомими та нерухомими фазами при розділенні речовин в тонкому шарі сорбенту.

11.Принцип підбору систем розчинників для хроматографії в тонкому шарі сорбенту.

12.Чи можна одну і ту саму ж систему розчинників використовувати для багатократного хроматографування?

13.Що називається розчином «свідка»?

14.Способи проявляння плям речовин на хроматограмах.

15.Що таке елюювання речовин та його використання в аналізі?

16.Використання хроматографії в тонких шарах сорбенту в якісному аналізі.

17.Використання хроматографії в тонких шарах сорбенту у кількісному аналізі.

18.Загальна характеристика методу осадової хроматографії.

19.Від чого залежить послідовність розташування зон на осадових хроматограмах в колонках і на папері?

20.Які носії і осаджувачі використовуються в осадовій хроматографії?

21.З якою метою проводиться промивання первинних осадових хроматограм водою?

108

22.Як готують хроматографічний папір для отримання осадових хроматограм?

23.Як можна виявити катіони феруму (ІІІ), нікелю і вісмуту методом осадової хроматографії?

24.Яким вимогам повинні відповідати органічні розчинники, що використовуються для хроматографії?

Тема № 15

АНАЛІЗ СУМІШЕЙ СУХИХ СОЛЕЙ

Лабораторна робота

Актуальність теми: Вміння визначати якісний склад солей неорганічної природи за допомогою хімічних реакцій та фізико-хімічних методів аналізу є обов’язковим елементом для наступного вивчення курсу кількісного аналізу, фармацевтичного, фітохімічного та хіміко-токсикологічного аналізу, для комплексної підготовки хіміка-аналітика.

Мета: На основі хіміко-аналітичних властивостей катіонів та аніонів і, володіючи прийомами напівмікрометоду аналізу, навчити студентів:

−проводити якісний аналіз суміші сухих солей, використовуючи хімічні реакції та фізико-хімічні методи аналізу;

−вміти правильно обгрунтовувати отримані результати аналізу;

−оформляти результати аналізу у вигляді протоколу.

Навчальні цілі: Студенти повинні вміти:

–проводити органолептичний контроль;

–проводити попередні дослідження;

–проводити аналітичні реакції „сухим” та „мокрим” способами;

–осаджувати сполуки та перевіряти повноту їх осадження;

–відділяти осади від розчинів центрифугуванням та декантацією;

–переводити важкорозчинні солі у розчин;

–виконувати характерні реакції ідентифікації катіонів та аніонів;

–ідентифікувати катіони та аніони за допомогою фізико-хімічних методів аналізу (хроматографії в тонкому шарі сорбенту, осадової хроматографії, екстракції);

–робити правильні висновки з результатів аналізу і оформляти їх у вигляді протоколів. Міжпредметна інтеграція: Студенти повинні знати закон діючих мас і використання

констант рівноваги в аналізі, основи теорії сорбційних процесів (біонеорганічна хімія), теорії, що лежать в основі процесів у гетерогенних системах (фізична та колоїдна хімія). Отримані при вивченні якісного аналізу вміння і навики є базовими для вивчення фармацевтичної хімії, токсикологічної хімії, фармакогнозії.

Аналіз сумішей солей

Органолептичний контроль. Визначають колір, запах, однорідність досліджуваної суміші сухих речовин. Якщо досліджувана суміш розчинна у воді, визначають pH середовища і на основі отриманих даних роблять відповідні висновки. Забороняється пробувати досліджувану суміш на смак.

Попередні проби: Використовуючи деякі реакції виявлення катіонів і аніонів, роблять попередні висновки про склад досліджуваної суміші, що дозволяє правильно скласти план аналізу. Методом дробного аналізу, використовуючи відносно специфічні реакції,

109

визначають присутність в розчині окремих катіонів: феруму(ІІ, ІІІ), нікелю, амонію, хрому(ІІІ), мангану(ІІ) і т.д. Забарвлення полум’я газового пальника також дозволяє визначати деякі катіони. Для цього декілька крупинок досліджуваної суміші солей змочують краплею концентрованої хлоридної кислоти, вносять в безколірне полум’я газового пальника і спостерігають забарвлення полум’я.

Іони забарвлюють полум’я газового пальника в наступні кольори: іони стронцію і літію – карміново-червоний колір, іони кальцію – цеглясто-червоний, іони натрію – жовтий, іони барію – жовто-зелений, іони купруму та вісмуту – зелений, іони арсену(ІІІ, ІV), стибію(III, IV) – світло-голубий, іони калію – фіолетовий колір.

Переведення сухих солей в розчин. Для підбору розчинника беруть приблизно 0,01 г досліджуваних сухих солей і 0,5-1,0 мл розчинника. Підбір починають з перевірки розчинності досліджуваної суміші у дистильованій воді (при кімнатній температурі та при нагріванні). Якщо досліджувана суміш нерозчинна у воді, пробують розчинити її у розведених, а потім у концентрованих кислотах – ацетатній, хлоридній. Далі перевіряють розчинність суміші в розчинах лугів, карбонатів і аміаку. До наступного розчинника переходять, якщо досліджувана суміш солей не розчиняється в попередньому. За ходом підбору розчинника роблять відповідні висновки про можливий склад суміші.

Виявлення катіонів. Розчиняють приблизно 0,2-0,3 г досліджуваної суміші в 10 мл підібраного розчинника. Якщо досліджувана суміш розчиняється в дистильованій воді, то перевіряють pH розчину. Звертають увагу на колір розчину. Аналіз катіонів проводять дробним методом, а також використовують систематичний хід аналізу (див. схеми аналізу I-

ІІІ та ІV-VІ груп катіонів кислотно-основним методом).

Виявлення аніонів. Вибір схеми аналізу залежить від складу присутніх катіонів. Аналіз аніонів проводять згідно рекомендацій, наведених у методичних вказівках з аналізу аніонів.

Свої спостереження і результати досліджень студенти вносять у щоденник і оформляють протокол.

Питання для самопідготовки студентів

1.Дати характеристику дробного та систематичного ходу аналізу катіонів кислотно- основним методом. На конкретних прикладах розкрити їхню суть.

2.Які класифікації аніонів відомі і в чому суть аналізу іонів згідно цих класифікацій?

3.Реакції ідентифікації катіонів та аніонів.

4.Перерахувати катіони, що дають з аміаком забарвлені сполуки.

5.З якою метою проводять органолептичний контроль? Попередні проби.

6.Поясніть хід аналізу суміші аніонів, які осаджуються розчином нітрату аргентуму, хлориду барію.

7.Основні етапи систематичного ходу аналізу катіонів кислотно-основним методом, а також систематичного ходу аналізу аніонів.

8.Катіони, леткі солі яких забарвлюють полум’я газового пальника. Вкажіть, в який колір вони забарвлюють полум’я.

9.Назвіть катіони, які дають забарвлені аквакомплекси, вкажіть склад аквакомплексів, їхнє забарвлення.

10.Яким чином можна перевести в розчин наступні сполуки:

а) хлориди плюмбуму, аргентуму та меркурію(І); б) сульфати стронцію, барію та плюмбуму;

в) сульфіди меркурію(ІІ), арсену(III, V).

110