Основные вопросы
жүктеу/скачать 30,44 Kb.
|
лекция №2
- Бұл бет үшін навигация:
- КЛАССИФИКАЦИЯ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИХ МЕТОДОВ АНАЛИЗА
|
Методы, применяемые в физико-химических методах анализа Основные вопросы. 1. Спектральные и другие оптические методы 2. Электрохимические методы 3. Хроматографические методы анализа Спектральные (оптические) методы анализа В современных химических исследованиях широко применяются спектральные методы анализа. Эти методы все в большей мере используются также и в техническом анализе химико-фармацевтических препаратов. Среди оптических методов наиболее доступной, а потому и самой распространенной является видимая и ультрафиолетовая (УФ) спектрофотометрия, которая позволяет при относительно несложном оборудовании быстро и точно проводить количественный анализ веществ. Использование записывающих приборов позволяет следить за изменением концентрации веществ во времени, а следовательно, поддерживать оптимальный технологический режим процесса. Спектрофотометрия в видимой области и УФ-областях позволяет оценивать степень чистоты вещества, идентифицировать по спектру различные соединения, определять константы диссоциации кислот и оснований, исследовать процессы комплексообразования. Инфракрасные (ИК) спектры являются характеристическими. Наличие в ИК-спектрах тех или иных полос поглощения позволяет расшифровать структуру вещества. В практике технологического анализа количественные определения с помощью ИК-спектров применяются пока относительно редко, но для установления качественного состава анализируемого вещества этот метод может оказаться полезным. Люминесцентные методы можно использовать для идентификации веществ, обнаружения очень малых количеств веществ, контроля за протеканием химических реакций. Метод обладает очень высокой чувствительностью, однако применим для обнаружения только люминесцирующих молекул, что значительно сужает область его использования. Недостатком метода является также невозможность его применения при наличии нескольких люминесцирующих соединений. Вследствие этих причин люминесцентные методы в техническом анализе химико-фармацевтических препаратов применяют весьма ограниченно. Другие методы, которые могут быть отнесены к спектральным (электронный парамагнитный резонанс, ядерный магнитный резонанс и др.), широко используются в научных исследованиях, но не применяются в техническом анализе вследствие необходимости очень сложной и дорогой аппаратуры и высоких требований к квалификации обслуживающего персонала. Напомним, что спектром называется совокупность электромагнитных излучений, испускаемых (спектр излучения) или поглощаемых (спектр поглощения) веществом. Если рассматривать электромагнитный спектр в порядке возрастания длины волн, то нужно выделить следующие основные области: комические лучи, гамма-лучи, рентгеновские лучи, ультрафиолетовая область, видимая область, инфракрасная область, микроволновая область, радиодиапазон. По мере увеличения длины волны излучения уменьшается его энергия. Так, энергия гамма-излучения составляет 10в8-10в9 ккал/моль, энергия УФ-излучения - 10в2-10в3 ккал/моль (вакуумная область) и 72-200 ккал/моль (кварцевая область), ИК-область - 1-10в-2, радиодиапазон - 10в-8-10в-4 ккал/моль. В техническом анализе практически используются только УФ-, видимая и ИК-области спектра. Для проведения количественного анализа можно построить эмпирический график зависимости поглощения от концентрации, используя для этого искусственно приготовленные смеси известного состава, а затем сравнить с этим графиком данные для анализируемого образца. Во многих случаях можно пользоваться простым соотношением, известным как закон Бугера - Ламберта - Бера: или другой форме: где I0, I - интенсивность излучения (света) до и после его прохождения через вещество; е - молярный десятичный коэффициент поглощения; с - концентрация; l - толщина слоя. e является характеристической постоянной вещества, которая служит мерой его поглотительной способности при данной длине волны. Законом Бугера - Ламберта - Бера, конечно, можно пользоваться для количественных определений в любой области электромагнитного спектра, но чаще всего его применяют к области электронных переходов, т. е. к видимой и УФ-областям спектра. Обычно спектральными методами удается провести количественные определения концентрации с ошибкой около 2%. Интервал концентраций, удобный для этих измерений, зависит от величины коэффициента молярного поглощения анализируемого вещества. Следует также иметь в виду, что закон Бугера - Ламберта - Бера строго выполняется только для разбавленных растворов. Важнейшими составными частями приборов для спектральных исследований являются источник излучения, монохроматор (призма или дифракционная решетка для разложения спектра) и регистрирующее устройство. Исследуемое вещество помещают между источником излучения и монохроматором или между монохроматором и регистрирующим устройством. Материал, из которого изготавливаются кюветы для анализируемого вещества и призмы для монохроматора, не должен поглощать в исследуемой области спектра. Приемники излучения должны быть чувствительными в изучаемой области длин волн. С их помощью последовательно сканируется исследуемая область спектра и записывается интенсивность (или поглощение) в зависимости от длины волны. Электрохимические методы анализа Электрохимические методы анализа, совокупность методов качественного и количественного анализа, основанных на электрохимических явлениях, происходящих в исследуемой среде или на границе раздела фаз и связанных с изменением структуры, химического состава или концентрации анализируемого вещества. Э. м. а. делятся на пять основных групп: потенциометрию, вольтамперометрию, кулонометрию, кондуктометрию и диэлектрометрию. Потенциометрия объединяет методы, основанные на измерении эдс обратимых электрохимических цепей, когда потенциал рабочего электрода близок к равновесному значению. Потенциометрия включает редоксметрию, ионометрию и потенциометрическое титрование. Вольтамперометрия основана на исследовании зависимости тока поляризации от напряжения, прикладываемого к электрохимической ячейке, когда потенциал рабочего электрода значительно отличается от равновесного значения. По разнообразию методов вольтамперометрия — самая многочисленная группа из всех Э. м. а., широко используемая для определения веществ в растворах и расплавах (например, полярография, амперометрия). Кулонометрия объединяет методы анализа, основанные на измерении количества вещества, выделяющегося на электроде в процессе электрохимической реакции в соответствии с Фарадея законами. При кулонометрии потенциал рабочего электрода отличается от равновесного значения. Различают потенциостатическую и гальваностатическую кулонометрию, причём последняя включает прямой и инверсионный методы, электроанализ и кулонометрическое титрование. К кондуктометрии относятся методы, в которых измеряют электропроводность электролитов (водных и неводных растворов, коллоидных систем, расплавов, твёрдых веществ). Кондуктометрический анализ основан на изменении концентрации вещества или химического состава среды в межэлектродном пространстве; он не связан с потенциалом электрода, который обычно близок к равновесному значению. Кондуктометрия включает прямые методы анализа (используемые, например, в солемерах) и косвенные (например, в газовом анализе) с применением постоянного или переменного тока (низкой и высокой частоты), а также хронокондуктометрию, низкочастотное и высокочастотное титрование. Диэлектрометрия объединяет методы анализа, основанные на измерении диэлектрической проницаемости вещества, обусловленной ориентацией в электрическом поле частиц (молекул, ионов), обладающих дипольным моментом. Методы диэлектрометрии применяют для контроля чистоты диэлектриков, например для определения малых количеств влаги. Диэлектрометрическое титрование используют для анализа растворов. Хроматографические методы анализа Хроматография применяется для анализа сложных многокомпонентных смесей. Хроматографические методы определяют качественный и количественный состав органических веществ, включая летучие углеводороды и биологические жидкости. Фармацевтика, медицина, нефтеперерабатывающий комплекс, химическое производство и другие промышленные отрасли используют хроматографы для контроля качества сырья и готовой продукции, а также обеспечивают с их помощью соблюдение норм экологической безопасности. Хроматографические методы анализа основаны на цикличных актах сорбции‑десорбции, происходящих между подвижной фазой (элюентом) с растворенной пробой и неподвижным сорбентом. Компоненты сложных смесей имеют различную сорбируемость, и проходя вдоль неподвижной фазы, поглощаются с неодинаковой скоростью и в разном количестве. Последующее изучение результатов и их сравнение с эталоном позволяет установить точный состав реактива. В традиционном методе в качестве неподвижной фазы используется материал с развитой поверхностью, а элюентом выступает поток инертного газа или жидкости. Фильтрация элюента через слой сорбента запускает многократное повторение сорбции и десорбции, что и отличает хроматографические методы анализа от других аналитических методик и обуславливает их эффективность. Хроматографические методы анализа устанавливают качественный и количественный состав вещества. При качественных испытаниях пробу идентифицируют по ее хроматограмме, сравнивая полученные параметры с эталонными значениями, хранящимися в библиотеке данных. Количественный метод анализа строится на измерении пиков, формирующихся в зависимости от концентрации примесей. КЛАССИФИКАЦИЯ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИХ МЕТОДОВ АНАЛИЗАХроматографические методы разделяются на несколько групп в зависимости от сравниваемых параметров. По агрегатному состоянию фаз хроматографические методы анализа делятся на: Газожидкостные. Подвижной фазой служит поток инертного газа, который проходит через жидкий сорбент. Газоадсорбционные. Проба в газообразном состоянии пропускается через твердое вещество, на поверхности которого осуществляется адсорбция. Жидкостно‑жидкостные. В качестве элюента и неподвижной фазы используются жидкие среды. Жидкостно‑адсорбционные. Реагент подается вместе с растворителем и проходит через твердый пористый материал. Жидкостно‑гелевые. В этом методе неподвижная фаза представлена гелеобразным веществом. Вторая классификация касается конструкции хроматографического оборудования. В большинстве методов применяется колоночный хроматограф: адсорбция осуществляется в колонках, заполненных неподвижной фазой. Но иногда используется плоскостная хроматография, в которой используется тонкий срез сорбента или специальная бумага. Также в последнее время получили распространение капиллярный хроматографический метод, при котором разделение происходит в пленке жидкости, и хроматография в полях, требующая для проведения анализа создания дополнительных магнитных, центробежных или иных сил. Хроматографические методы анализа отличаются особенностями взаимодействия элюента и адсорбента. По механизмам разделения хроматография делится на: адсорбционную — основывается на разнице в адсорбируемости компонентов пробы; распределительную — протекает за счет различной растворимости веществ в фазах; ионообменную — осуществляется благодаря достижению констант ионообменного равновесия; проникающую — строится на разнице в формах и размерах молекул; осадочную — происходит благодаря осаждению нерастворимых соединений; адсорбционно‑комплексообразовательную — выполняется за счет образования на поверхности неподвижной фазы координационных соединений разной прочности. Следующая классификация разделяет хроматографические метода анализа на три группы по способам перемещения поглощаемых компонентов вдоль адсорбционного слоя. Выделяют проявительный (или элюентный), фронтальный и вытеснительный методы. жүктеу/скачать 30,44 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|