2.8.5. Турбідиметрія, нефелометрія

Фотоелектроколориметри можуть використовуватися для хімічного аналізу не тільки в молекулярно-абсорбційному методі, а і в методах, які грунтуються на поглинанні або розсіюванні світлового потоку дисперсними частинками.

Турбідиметрія грунтується на вимірюванні послаблення світлового потоку, який проходить через розчин з суспензією малорозчинних сполук. Внаслідок поглинання і розсіювання інтенсивність падаючого світлового потоку зменшується.

Нефелометрія грунтується на вимірюванні світлового потоку, розсіяного частинками суспензії малорозчинних сполук.

Для нефелометричних вимірювань приймач світла розташовують перпендикулярно до напрямку падаючого світлового потоку.

3. Хроматографічні методи аналізу

3.1. Загальна характеристика та класифікація хроматографічних методів аналізу

Більшість методів аналізу базуються на проведенні специфічних або селективних хімічних реакцій або на визначенні специфічних властивостей речовин. Ці методи не завжди дають можливість провести якісний та кількісний аналіз складних сумішей. Тому велике значення мають методи розділення складних сумішей та виділення окремих компонентів.

Розділення багатокомпонентних сумішей можна здійснювати процесами: ректифікацією, екстракцією, дробною кристалізацією і іншими. Однак, ці методи не зручні для використання в лабораторіях. Широке застосування одержали хроматографічні методи аналізу, які ґрунтуються на хроматографічних методах розділення.

Хроматографічний метод був відкритий російським вченим М.С. Цвєтом. Він пропускав через скляну колонку, заповнену дрібно розмеленим карбонатом кальцію, розчин хлорофілу і виявив, що в міру просування розчину по довжині колонки, шар розчину розділяється на декілька шарів з різним забарвленням (жовтим, зеленим, червоним,...). Цей метод Цвєт назвав хроматографією (від грецького слова хромос - колір), хоч причиною розділення була різна сорбційна здатність окремих пігментів відносно карбонату кальцію. Таким шляхом можна проводити розділення і безбарвних сполук.

Хроматографічні методи аналізу ґрунтуються на відмінності сорбційних чи міграційних властивостей компонентів суміші в динамічних умовах і є процесами фізико-хімічного розділення компонентів рухомої фази при її русі вздовж нерухомої. Розділення відбувається за рахунок різної швидкості переміщення (міграції) компонентів внаслідок багаторазового повторення процесів сорбції речовин нерухомою фазою та їх десорбції в рухому фазу.

Необхідними умовами розділення є відмінність сорбційних або міграційних властивостей визначуваних компонентів і рух однієї фази вздовж іншої.

Хроматографічні методи аналізу класифікуються за різними ознаками.

І. За агрегатним станом рухомої та нерухомої фаз.

Таблиця 3.1.

Вид хроматографії	Рухома фаза	Нерухома фаза	Метод хроматографії
газова	газ	тверда	газоадсорбційна
	газ	рідка	газоабсорбційна
рідинна	рідина	тверда	рідинна адсорбційна
	рідина	рідка	рідинна розподільча

ІІ. За природою елементарного акту, відповідального за процес розділення.

1) Сорбційна – базується на поглинанні газів чи розчинених речовин твердими або рідкими поглиначами (сорбентами), яка, своєю чергою, також поділяється на два види:

а) адсорбційна – концентрування компонентів на поверхні розділу між газовою або рідкою фазою і твердою фазою (адсорбентом); наслідком цього є поглинання адсорбентом частини розчиненої речовини або газу з об’єму розчину чи газової суміші;

б) абсорбційна – розподілення речовини між газовою і рідкою фазами (абсорбентом); за досягнення рівноваги концентрація речовини в розчині залежить від концентрації або парціального тиску компонента в газі.

2) Розподільча – розподілення розчиненої речовини між двома рідкими фазами, які не змішуються.

3) Іонообмінна ґрунтується на перебігу реакції обміну іонів між рухомою і нерухомою фазами.

4) Осадова – утворення малорозчинних сполук компонентів рухомої фази з речовинами, які входять до складу нерухомої фази. Рівноважна концентрація речовини у рухомій фазі залежить від добутку розчинності утвореної малорозчинної сполуки.

5) Міграційна ґрунтується на різній затримці речовин рухомої фази в порах нерухомої, куди вони потрапляють за рахунок броунівського руху (міграції). Ступінь затримки залежить від розміру молекул рухомої фази та пор нерухомої.

ІІI. За способом переміщення рухомої фази вздовж нерухомої.

1. Фронтальна – об’єкт аналізу подається безперервно через шар нерухомої фази і сам є рухомою фазою.

2. Витиснювальна – у нерухому фазу вноситься порція об’єкту аналізу, яка витискається через шар нерухомої фази речовиною, що сорбується сильніше, ніж компоненти досліджуваної проби.

3. Проявна (елюентна) – у безперервний потік рухомої фази, яка практично не сорбується (елюента), вноситься порція об’єкту аналізу. Елюент захоплює частину його компонентів, яка знаходиться в рівновазі між ним і нерухомою фазою і просуває їх вздовж нерухомої фази. Це приводить до розділення суміші на окремі компоненти.

IV. За апаратурним оформленням або за способом розміщення нерухомої фази.

1. Колонкова, коли нерухомою фазою у вигляді гранул діаметром 0,1-0,5 мм заповнюють трубку діаметром 2-6 мм і довжиною декілька метрів. Якщо нерухома фаза - рідина, вона наноситься на поверхню і в пори гранул інертного носія. Різновидом колонкової хроматографії є капілярна, коли рідка фаза наноситься на внутрішню стінку капіляра діаметром 0,1-0,5 мм і довжиною до 100 м.

2. Площинна використовується для випадку рідкої нерухомої фази.

а) Тонкошарова – нерухома фаза наноситься тонким шаром на скляну або алюмінієву пластину (сілуфоль, алуфоль).

б) Паперова – нерухома фаза - спеціальний хроматографічний папір, просочений відповідними реактивами.

Найширше застосування для аналізу органічних речовин дістала газова хроматографія (газоадсорбційна і газорідинна, колонкова, проявного типу). Прилади, за допомогою яких виконується колонкове хроматографічне розділення сумішей і їх аналіз, називаються хроматографами.