 |
|
Обґрунтувати принцип тонкошарової хроматографії, чим вона відрізняється від звичайної хроматографії.
Хроматографічні методи за видами тих допоміжних засобів, які в них використовуються, по техніці виконання класифікуються на колонкову (нерухома фаза знаходиться в колонці) і площинну - паперову та тонкошарову.
З точки зору методичних особливостей експерименту, тонкошарова хроматографія (ТШХ) є найбільш простим методом хроматографії, що поєднує такі якості, як універсальність, висока чутливість, швидкість і простота виконання аналізу. Завдяки цим якостям, а також нескладності обладнання, наочності, чіткому розділенню мізерно малих кількостей поділюваних речовин (від 0,1 до 0,005 мкг) і надійність їх ідентифікації метод ТШХ широко використовується для аналізу харчових продуктів.
Початком методу була робота радянських дослідників Н. А. Ізмайлової і М. С. Шрайбера, які ще в 1938 р. описали принцип ТШХ на скляних пластинках, покритих тонким шаром алюмінію, вперше розділивши алкалоїди лікарських рослин. Але систематичне впровадження цього аналітичного методу є заслугою німецького вченого Е. Шталя, який заклав основу сучасної ТШХ і дав математичне обгрунтування цього методу.
ТШХ можна розглядати як різновид методу паперової хроматографії. Замість вільно звисаючих смуг паперу використовують скляні пластинки, на які тонким шаром наносять відповідний сорбент. На такий шар на стартову лінію наносять анализируемую суміш речовин, а край пластинки нижче стартової лінії занурюють у систему розчинників. По мірі просування рідини на платівці відбувається поділ суміші речовин завдяки дії сил адсорбції, розподілу, іонообміну або сукупності дії всіх перерахованих факторів.
Залежно від того, в якому напрямку надходить розчинник на платівку, розрізняють методи висхідної і горизонтальної хроматографії, а також низхідній. В даний час в ТШХ застосовують головним чином такі сорбенти: для поділу ліпофільних речовин - силікагель, оксид алюмінію, ацетилированную целюлозу, поліаміди; для поділу гідрофільних речовин - целюлозу, іонообмінники целюлозні, кізельгур, поліаміди та ін. За кордоном деякі фірми готують силікагель, кізельгур і окис алюмінію з добавкою 5% гіпсу, який використовується для закріплення шару.
ТШХ міцно увійшла в практику сучасних аналітичних лабораторій. Цим методом досліджують ліпіди, амінокислоти, нуклеотиди, цукру, феноли, вітаміни, алколоиды та інші сполуки. Метод ТШХ широко використовується при проведенні сертифікаційних випробувань продовольчих товарів за показниками безпеки (вміст пестицидів, нітрозамінів, афлатоксинів).
2. Привести рівняння Нернста і пояснити сенс величин, які відносять до нього.
Потенціометричні методи засновані на вимірі електрорушійних сил (ЕРС):
E=E1-E2
де E - електрорушійна сила (ЕРС);
E1 і E2 - потенціали електродів досліджуваної ланцюга.
Потенціал електрода E пов'язаний з активністю та концентрацією речовин, що беруть участь в електродному процесі, рівнянням Нернста:
E = E0 + (RT/nF)*lg(a[Ox]/a[Red]
де E0- стандартний потенціал редокс-системи;
R - універсальна газова постійна, рівна 8,312 Дж/(моль К);
T - абсолютна температура, К;
F - постійна Фарадея, рівна 96485 Кл/моль;
n - число електронів, що приймають участь в електродної реакції;
aox ared - активності відповідно окисленої і відновленої форм редокс-системи;
[ox], [red] - їх молярні концентрації;
Гox, Мred - коефіцієнти активності.
E=E0 при aox = ared = 1, причому мається на увазі гіпотетичний стандартний 1 М розчин, в якому коефіцієнт активності кожного розчиненої речовини дорівнює 1, а чисті речовини знаходяться в найбільш стійкому фізичному стані при даній температурі і нормальному атмосферному тиску. Підставляючи T=298,15 і числові значення констант рівняння, отримуємо 25 °C
Однак потенціал окремого електрода експериментально визначити неможливо. Відносні значення електродного потенціалу знаходять, комбінуючи даний електрод зі стандартним водневим електродом, який є загальноприйнятим міжнародним стандартом. Потенціал водневого електрода прийнятий рівним нулю при всіх температурах, тому потенціал даного електрода - це, по суті, ЕРС елемента, який складається з цього і стандартного водневого електрода.
Конструктивно стандартний водневий електрод являє собою платинированную платинову пластинку, омивається газоподібним воднем при тиску 1,013.105 Па (1 атм) і занурену в розчин кислоти з активністю іонів H+, рівній одиниці. При роботі водневого електрода протікає реакція
H2(г) = 2H+ + 2e-
У практичній роботі замість крихкого і нерідко примхливого водневого електрода застосовують спеціальні, більш зручні в роботі стабільні електроди порівняння, потенціал яких по відношенню до стандартного водневого електроду точно відомий.
Величину E0' називають формальним потенціалом. Як видно, формальний потенціал характеризує систему, в якій концентрації (активності) всіх учасників рівні 1,0 моль/л. Формальний потенціал включає в себе коефіцієнти активності, тобто залежить від іонної сили розчину. Якщо коефіцієнт активності дорівнює 1, то E0'=E0, тобто формальний потенціал збігається зі стандартним. Точність такого наближення для багатьох розрахунків виявляється достатньою.
Природа виникнення потенціалу різна. Можна виділити наступні три основні класи потенціалів, які не вичерпують, звичайно, все різноманіття. Це:
електродні потенціали, редокс-потенціали,мембранні потенціали. Хоча за терміном "електродний потенціал" нерідко мають на увазі будь потенціал, незалежно від механізму його виникнення, в більш вузькому розумінні - це потенціал безпосередньо пов'язаний з матеріалом електрода. Наприклад, цинковий електрод:
Zn2+ + 2e- = Zn
Активність вільного металу приймається рівною одиниці. Електродні потенціали відрізняються від редокс-потенціалів, для яких матеріал електрода не має значення, так як вони хімічно інертні по відношенню до всіх речовин в розчині, і від мембранних, для яких різниця потенціалів на мембрані вимірюється за допомогою пари інших (в принципі, можливо, однакових) електродів. Потенціометричні методи аналізу відомі з кінця минулого століття, коли Нернст вивів (1889) відоме рівняння , а Беренд повідомив (1883) про першому потенциометрическом титруванні. Інтенсивний розвиток потенціометрії в останні роки пов'язано, головним чином, з появою різноманітних типів іоноселективних електродів, що дозволяють проводити пряме визначення концентрації багатьох іонів в розчині, і успіхами в конструюванні і масовому випуску приладів для потенціометричних вимірювань.
Потенціометричні методи аналізу поділяють на пряму потенциометрию (іонометрию) і потенціометричне титрування. Методи прямої потенціометрії засновані на прямому застосуванні рівняння Нернста для знаходження активності або концентрації учасника електродної реакції за експериментально виміряної ЕРС ланцюга або відповідного потенціалу електрода. При потенциометрическом титруванні точку еквівалентності визначають за різкої зміни (стрибка) потенціалу поблизу точки еквівалентності.
Задача.
Визначити сульфур у розчині натрій сульфату. Якщо маса тигелю = 14,14135г, маса тигелю з осадом = 14,40235 . Дійсне значення = 0,008 г.
Відповідь:
Аналіз розчину сульфатної кислоти на вміст сульфуру виконується у такій послідовності:
1. На техно-хімічних терезах взяти наважку хлориду барію і перенести в стакан ємністю 100мл.
2. Розчинити наважку BaCl2*2H2O в 50 мл гарячої дистильованої води.
3. Аналізуємий розчин в стакані на 150 мл розбавити гарячою дистильованою водою до 100 мл. Додати 0,5 мл нітратної кислоти.
4. Нагріти розчин в обох мстаканах майже до кипіння, але не кип’ятити.
5. Провести осадження BaSO4 . Для цього в розчин натрій сульфату повільно, по краплям, при безперервному перемішуванні скляною паличкою, не торкаючись нею стінок стакану, вливати гарячий розчин хлориду барію впродовж 2-3 хв.
6. Не виймаючи скляної палички зі стакану, накрити останній фільтрувальним папером і залишити для старіння. (12-24 год)
7. Чистий фарфоровий тигель прожарити у муфельній печі спочатку 20 хв., а потім до сталої маси через 10 хв. Отримані результати записати.
8. Густий беззольний фільтр («синя стрічка» )розташувати у воронці і змочити декількома краплинами дистильованої води. Воронку з фільтром встановити у кільце штатива, а під воронку поставити чистий пустий стакан.
9. Обережно по скляній паличці перелити розчин на фільтр, не каламутячи осаду.
10. Промити осад методом декантації. Для цього до осаду у стакані додати 20-25 мл холодної дистильованої води, перемішати і дати відстоятися. Прозорий розчин перелити на фільтр. Повторити 2-3 рази,не виймаючи скляну паличку із стакана.
11. По закінченню декантації додати до осаду 20-25 мл дистильованої води і перенести осад на фільтр, змиваючи стінки стакану і паличку струмом води з промивалки.
12. Промити осад на фільтраті дистильованою водою до негативної реакції фільтрату на іони Cl- (AgNO3).
13. Вороку з фільтром підсушити в сушильній шафі.
14. Фільтр з осадом перенести в тигель, поставити в піч і прожарювати до сталої маси.
Розрахувати вміст сульфуру в розчині, що аналізується за формулами:
Qs = aBaSO4*F;
Де:
aBaSO4 = маса осаду після прожарювання,
F – фактор перерахунку BaSO4на сульфур:
F = Ms/M BaSO4
Отриманий результат звірити з дійсним значенням ірозрахувати абсолютну та відносну похибки:
Δ = Qs – Qдійсне,
γ = ((Qs – Qдійсне)/ Qдійсне)*100%/
aBaSO4 = Q2-Q1-0,00002
0,00002 – маса золи фільтру, яка наведена на упаковці беззольного фільтрату.
aBaSO4 = 14,40835-14,14135-0,00002=0,05787.
F = 32/133=0.137
Qs = 0,05787*0,137 = 0,0079
Δ = 0,008-0,0079=0,0001
γ =(0,0079-0,008)/0,008=0,0125*100%=12,5%.
ЕТАЛОННА ВІДПОВІДЬ
Варіант №25