97) Инструментальные методы и анализа вещества

Оптические методы анализа основаны на использовании оптических свойств исследуемых соединений.

Хроматографические методы анализа основаны на использовании явлений избирательной адсорбции. Метод применяют в анализе неорганических и органических веществ для разделения, концентрирования, выделения отдельных компонентов из смеси, очистки от примесей.

Стационарная фаза. Наиболее распространенным твердым носителем в распределительной хроматографии служит кремневая кислота или силикагель. Этот материал сильно поглощает воду; таким образом, стационарной фазой является вода. Для некоторых разделений полезно в пленку из воды включить какой-либо буфер или сильную кислоту (или основание). В качестве стационарной фазы на силикагеле нашли также применение полярные растворители, такие, как алифатические спирты, гликоли или нитрометан. К другим носителям относятся диатомиты, крахмал, целлюлоза и толченое стекло; для смачивания этих твердых носителей используют воду и разные органические жидкости.

Подвижная фаза. Подвижной фазой может служить чистый растворитель или смесь растворителей, которые в заметной степени не смешиваются со стационарной фазой. Повысить эффективность разделения иногда можно непрерывным изменением состава смешанного растворителя по мере продвижения элюента (градиентное элюирование). В некоторых случаях разделение улучшается, если элюирование проводят рядом разных растворителей. Подвижную фазу выбирают главным образом эмпирически.

Современные приборы часто снабжены насосом для ускорения потока жидкости через колонку.

Микроскопические методы анализа основаны на изучения различных объектов с помощью микроскопа.

101) К нетрадиционным методам обработки лекарственного сырья относятся электродиализ — диффузия электролитов через полупро­ницаемую пористую перегородку под действием электрического тока. Движущей силой процесса является разность концентраций экстрагируемых веществ по обе стороны полупроницаемой мембра­ны, роль которой выполняют оболочки клеток. Ионы биологически активных веществ, которые представляют собой электролиты (соли алкалоидов, кислоты, макро- и микроэлементы, сапонины, некото­рые витамины и др.), в результате наведенной поляризации ускоря­ют свое движение внутри клеток и частиц сырья. При этом увели­чивается внешняя и внутренняя диффузия.

Использование метода электродиализа для экстракции алкалои­дов из семян и плодов дурмана индийского дает возможность увеличить их выход почти на 20%. Используя этот метод, можно осуществлять селективное выделение чистых алкалоидов (атропина, термопсиса, аконита и др.) из суммарных экстрактов, полученных любым способом экстракции, биогенных стимуляторов, а также очищать вытяжки.

Электроплазмолиз основан на термическом (около 65°С) или электрокинетическом воздействии электрического тока на биоло­гическую клетку для разрушения ее биомембраны и выделения клеточного сока.

Электроплазмолиз живых клеток может осуществляться пере­менным током промышленной или повышенной частоты напря­женностью от 300 до 2000 В/см и униполярными импульсами то­ка высокого напряжения напряженностью более 2000 В/см. Плаз­молиз одной клетки требует в среднем (1, 1... 1, 5) Ю^-10 Дж. С уве­личением частоты и плотности тока электроплазмолиза расходэлектрической энергии снижается. Электроплазмолиз можно полез­но нспользовлть для ускорения обезвоживания и сушки растений (особенно е толстым стеблем), созревания шляпок подсолнечника на корню, борьбы с сорняками н т. д.

Метод разрушения эмульсий: - отстаивание; - фильтрация; - центрифугирование; - термическое воздействие; - электрическое воздействие; - внутритрубная деэмульсация; - воздействие магнитного поля.

Физические методы анализа

совокупность методов качеств. и количеств. анализа веществ, основанных на измерении физ. характеристик, обусловливающих хим. индивидуальность определяемых компонентов.          Ф. м. a. подразделяют на три группы: спектроскопические, ядерно-физические и радиохимические. Из спектроскопич. методов наиболее распространён атомно-эмиссионный анализ. Aтомы или ионы, возбуждённые дуговым, искровым разрядом, высокочастотной или индукционной плазмой, испускают световую энергию. Kаждый элемент характеризуется своим набором спектральных линий. Интенсивность излучения данного элемента определяется его концентрацией в анализируемой пробе. Xарактерной особенностью атомно-эмиссионного анализа является возможность одноврем. определения неск. элементов. Aбсолютный предел обнаружения нек-рых элементов достигает 10 г. Широко распространён Aтомно-абсорбционный анализ, основанный на измерении поглощения света свободными атомами элементов. B основе Aтомно-флуоресцентного анализа лежит спонтанный переход атомов, возбуждённых световым потоком, в исходное состояние, сопровождаемый флуоресценцией.          B рентгеноспектральных методах пробу облучают потоком электронов и по величине возникающего при этом рентгеновского излучения судят o содержании определяемого вещества в пробе. B др. варианте метода пробу облучают не электронами, a рентгеновскими лучами и определяют интенсивность вторичного излучения (рентгенофлуоресцентный анализ). Pентгеновские методы пригодны для локального анализа (фокусируют пучок электронов) без разрушения анализируемого образца. Pентгенофлуоресцентный метод позволяет определять св. 80 хим. элементов c относит. погрешностью до 1%. Ha многоканальных рентгеновских квантометрах проводят анализ г. п. и минералов на осн. породообразующие элементы за неск. мин (см. Рентгенографический фазовый анализ, Рентгенография, Рентгеноструктурный анализ).          Macc-спектрометрич. методы основаны на разном отклонении в магнитном поле разл. по массе ионов, к-рые получают ионизацией исследуемого вещества, напр. в искре. Эти методы часто применяют для определения примесей в материалах. Mетод позволяет одновременно определять до 70 хим. элементов примесей в твёрдых веществах. Aбс. предел обнаружения элементов достигает 10^-15 г (см. Масс-спектрометрия).          Из ядерно-физическиx методов наиболее важное значение имеет радиоактивационный анализ, в к-ром вещество облучают нейтронами, гамма-квантами или заряженными частицами. При взаимодействии облучающих частиц c ядрами атомов элементов в веществе в результате ядерных реакций образуются радиоактивные "дочерние" элементы или изотопы. Пo величине их радиоактивности судят o кол-ве определяемого элемента в пробе. Pадиоактивационный метод обладает исключительно низким пределом обнаружения и позволяет определять до 10^-10% примесей в геол. образцах и др. материалах. Пo характеру используемого для активации излучения различают нейтронно-активационный, гамма- активационный и др. анализы (см. Радиографический анализ, Радиометрический анализ).          K радиохимическим методам относится метод изотопного разбавления. K анализируемому образцу прибавляют радиоактивный изотоп определяемого элемента и после установления хим. равновесия выделяют к.-л. способом определ. часть данного элемента. Измеряют радиоактивность этой выделенной части и по её значению рассчитывают содержание элемента в пробе (см. Радиохимический анализ).          Ф. м. a. характеризуются высокой производительностью, низкими пределами обнаружения элементов, объективностью результатов анализа, высоким уровнем автоматизации. Ф. м. a. используют при анализе г. п. и минералов. Hапр., атомно-эмиссионным методом определяют вольфрам в гранитах и сланцах, сурьму, олово и свинец в г. п. и фосфатах; атомно-абсорбционным методом - магний и кремний в силикатах; рентгенофлуоресцентным - ванадий в ильмените, магнезите, глинозёме; масс-спектрометрическим - марганец в лунном реголите; нейтронно-активационным - железо, цинк, сурьму, серебро, кобальт, селен и скандий в нефти; методом изотопного разбавления - кобальт в силикатных породах.

104) Наряду с классическими химическими методами широко распространены физические и физико-химические (инструментальные) методы К. а., основанные на измерении оптических, электрических, адсорбционных, каталитических и других характеристик анализируемых веществ, зависящих от их количества (концентрации). Обычно эти методы делят на следующие группы: электрохимические (кондуктометрия, полярография, потенциометрия и др.); спектральные или оптические (эмиссионный и абсорбционный спектральный анализ, фотометрия, колориметрия, нефелометрия, люминесцентный анализ и др.); рентгеновские (абсорбционный и эмиссионный рентгеноспектральный анализ, рентгенофазовый анализ и др.); хроматографический (жидкостная, газовая, газо-жидкостная хроматография и др.); радиометрические (активационный анализ и др.); масс-спектрометрические. Перечисленные методы, уступая химическим в точности, существенно превосходят их по чувствительности, избирательности, скорости выполнения. Точность химических методов К. а. находится обычно в пределах 0,005—0,1%; ошибки определения инструментальными методами составляют 5—10%, а иногда и значительно больше.

105) РЕФРАКТОМЕТРИЯ (от лат. refractus- преломленный и греч. metreo- измеряю), метод исследования в-в, основанный на определении показателя преломления (коэф. рефракции) и нек-рых его ф-ций (см. Рефракция молярная). Применяется для идентификации хим. соединений, количеств. и структурного анализа, определения физ.-хим. параметров в-в.

Установление строения молекулы на основании физических свойств вещества

Согласно общему положению теории химического строения, все химические свойства вещества зависят от строения его молекул. Изучение физических свойств органических соединений показало, что и физические свойства веществ находятся в тесной зависимости от строения их молекул.

Физические методы стали ценным дополнением химических методов исследования вещества. Использование физических методов оказывается особенно плодотворным в тех случаях, когда применение химических методов для определения строения веществ затруднительно или невозможно, а именно тогда, когда не может быть осуществлен принцип возможно малого изменения строения при химических реакциях.

Физические методы исследования дают весьма ценные результаты также в тех случаях, когда приходится устанавливать тонкие различия в характере связей между атомами вещества, которые обусловливают характерные изменения реакционной способности, наблюдаемые, например, в ароматических молекулах и в молекулах с сопряженными связями. Успех физического исследования в этих случаях обусловлен главным образом тем, что молекула в ходе такого исследования не изменяется, сохраняет свое строение.

Наконец, физическое исследование, применяемое в дополнение к химическому, значительно сокращает путь установления строения изомерных веществ. Так как величины, характеризующие физические свойства вещества, различны для разных изомеров, точное определение некоторых физических свойств,, как, например, плотности, показателя лучепреломления и др., часто позволяет сделать выбор между несколькими возможными структурными формулами изомерных веществ.

В последние десятилетия значение физических методов исследования чрезвычайно возросло вследствие существенных успехов, достигнутых в теоретическом обосновании зависимости между строением и физическими свойствами. Возникшие новейшие физические методы исследования органических соединений (определение дипольных моментов, рентгенография, электронография, спектроскопия и др.) серьезно углубили наши представления о строении органических молекул и тем самым обогатили теорию химического строения.

106) Подготовленный угольный образец помещается в контур спектрометра, расположенный в головке, затем вакуумируется и насыщается метаном под необходимым давлением.Перед проведением исследования десорбции мета- на, измерительная головка устанавливается в спектрометр, избыточное дав- ление метана сбрасывается в атмосферу, а сама головка подключается к пред- варительно вакуумированной балластной ѐмкости, объѐм которой намного больше объѐма метана могущего выделиться из исследуемого образца за всѐ время проведения эксперимента.

К сожалению, аналитические весы и весы-влагомеры, как правило, не рас- считаны на проведение экспериментов с изоляцией от атмосферы и, особен- но, для эксплуатации в условиях высоких газовых давлений. Поэтому избе- жать хотя бы частичного контакта исследуемого образца с влажным атмо- сферным воздухом весьма затруднительно. Следовательно, необходимо учи- тывать факт сорбции атмосферной влаги при интерпретации результатов экс- перимента.

Рентгеновская кристаллография позволяет исследовать пространственную структуру молекул

107) Инфракрасные Фурье-спектрометры ФСМ представляют собой эффективный аналитический инструмент исследования химического состава и контроля качества субстанций и готовых лекарственных форм, позволяющий решать следующие задачи:

-          определение подлинности субстанций по стандартным спектрам Фармакопеи

-          качественный и количественный анализ исходных веществ и продуктов синтеза

-          идентификация и контроль качества сырья

-          контроль качества готовых лекарственных форм.

Быстрая идентификация фармацевтических препаратов осуществляется с помощью программы Genuineс использованием стандартных спектров фармацевтических препаратов. Для идентификации в режиме пропускания исследуемый образец должен прессоваться в KBr таблетки или готовиться в виде суспензии в вазелиновом масле.

Оптические методы используются в кристаллографии

108)Рассеяние света и малоугловое рассеяние рентгеновских лучей — наиболее распространенный метод определения параметров макромолекул. Совместное определение интенсивности рассеяния света и асимметрии углового распределения интенсивности рассеяния позволяют одновременно определять молекулярную массу и средний радиус инерции макромолекулы любого строения. Для этих целей применяется метод асимметрии либо —чаще — метод двойной экстраполяции Зимма. Данные для использования этих методов приведены в табл.

ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ, совокупность электронно-зондовых методов исследования микроструктуры твердых тел, их локального состава и микрополей (электрических, магнитных и др.) с помощью электронных микроскопов (ЭМ) - приборов, в к-рых для получения увелич. изображений используют электронный пучок. Электронная микроскопия включает также методики подготовки изучаемых объектов, обработки и анализа результирующей информации. Различают два гл. направления электронной микроскопии: трансмиссионную (просвечивающую) и растровую (сканирующую), основанных на использовании соответствующих типов ЭМ. Они дают качественно разл. информацию об объекте исследования и часто применяются совместно. Известны также отражательная, эмиссионная, оже-электронная, лоренцова и иные виды электронной микроскопии, реализуемые, как правило, с помощью приставок к трансмиссионным и растровым ЭМ.

Оптические методы исследования широко применятся для определения размеров, формы и структуры коллоидных частиц.