Типы стационарных (неподвижных) и подвижных фаз

Стационарная (Неподвижная) фаза как правило твердое вещество с развитой поверхностью или, реже, жидкость, способные обратимо взаимодействовать с веществом. При этом чем лучше вещество сорбируется (поглощается) неподвижной фазой, тем меньше скорость его движения.

Подвижная фаза представляет собой поток жидкости или газа, проходящий через неподвижную фазу и переносящий вещество.

Типы

Билет № 9

1. Сущность и общая характеристика ионообменной хроматографии.

Ионообменная хроматография – основана на разной способности разделяемых веществ к ионному обмену между подвижной фазой и твердым ионообменником.

В зависимости от знака заряда функциональных групп ионообменные смолы являются катионитами или анионитами. Катиониты содержат кислотные функциональные группы [-SO3-, -COO-, -PO3-, -N(CH2CO2-)], Противоионы, в данном случае катионы, в отличие от функциональных групп каркаса обладают подвижностью и могут переходить в раствор в обмен на эквивалентное количество ионов из раствора. Функциональными группами каркаса анионитов являются четвертичные -NR3+, третичные –NR2Н+ или первичные -NН3+ аммониевые, пиридиновые и другие основания, а в качестве подвижных противоионов выступают анионы.

Простейшая методика ионообменного разделения состоит в поглощении компонентов смеси ионитом и последовательном элюировании каждого компонента подходящим растворителем. Применение ионообменной хроматографии к анализу смеси лантаноидов с использованием в качестве элюентов растворов лактата, цитрата, ЭДТА привело к разработке технологической схемы промышленной переработки руд лантаноидов. Этот метод используется даже для разделения изотопов. Большое практическое значение имеет основанный на ионном обмене процесс деминерализации воды.

2. Пределы обнаружения в методах спектрального анализа.

 

Спектральный анализ – это физический метод определения состава вещества, основанный на изучении спектров испускания, поглощения, отражения и люминесценции.

Предел обнаружения или предел определения (при определении микроконцентраций) (минимальное определяемое количество вещества, которое вызывает сигнал.

Предел обнаружения спектрального анализа расположен в промежутке между 102 до 103нм 3∗10¹⁵− 3∗10¹⁴Гц.

 

Билет № 10

1. Сущность и общая характеристика газовой хроматографии.

Газовая хроматография может быть применена для разделения и определения смесей веществ, которые могут быть легко переведены в газообразное состояние при сравнительно невысоких температурах (обычно – не выше2500C). Среди вариантов ГХ газо-жидкостный распространен несколько больше, чем газо-твердофазный.

Основными узлами хроматографической установки являются дозатор (система для ввода пробы), хроматографическая колонка и детектор. Кроме того, в установке имеются устройства для подачи газа-носителя или растворителя, для преобразования импульса детектора в соответствующий сигнал.

Дозатор предназначен для точного количественного отбора пробы и введения ее в хроматографическую колонку. Одним из основных требований к дозатору является воспроизводимость размера пробы и постоянство условий ее введения в колонку. Кроме того, введение пробы не должно вызывать резкого изменения условий работы колонки и других узлов хроматографической установки, а внутренняя поверхность дозатора не должна обладать каталитической или адсорбционной активностью по отношению к пробе. Газообразные и жидкие пробы обычно вводят с помощью специальных шприцев. Твердые пробы вводятся после перевода их в раствор или с помощью игольного ушка испарением пробы в нагретом дозаторе.

 

Детекторы классифицируют по различным признакам.

• 1 ) по способу регистрации вещества:

• у ниверсальные - регистрирующие многие вещества; селективные - чувствительные к химическим соединениям определённых классов;

• специфические - обладающие очень высокой селективностью.

• 2) по способу записи хроматограмм детекторы делятся на:

•  интегральные (такие детекторы регистрируют суммарное количество компонента, вышедшего из колонки за определенный промежуток времени);

• дифференциальные (мгновенно регистрируют изменение какого-либо свойства, связанного с появлением вещества в подвижной фазе (ПФ).

 

2. Хранение и консервирование проб.

Правила хранения:

· Полное заполнение сосудов для проб, чтобы над пробой не оставалось воздуха. Это уменьшает взбалтывание во время транспортировки, а следовательно не изменяется содержание СО2, рН, гидрокарбонатов, Fe (II) и т.д.

· Полное заполнение сосудов для проб

· Применение максимально инертной посуды;

· Затемнение пробы;

· Удалить взвешенные вещества, осадок, водоросли и микроорганизмысразу же после отбора пробы методом фильтрации через бумажный или мембранный фильтр, или путем центрифугирования.

· Для отдельных видов проб применяется высушивание.

Правила консервации:

-Охлаждение пробы до температуры 3-4о С. При этом существенно замедляются все биохимические процессы (не долгосрочно).

-Используемые для консервации реагенты-стабилизаторы должны быть высочайшей чистоты.

-Материалы, из которых изготовлены сосуды, устройства и инструменты для пробоотбора должны быть устойчивы к действию образца и реагента.

-Время хранения законсервированных проб должно быть минимальным.

-Замораживание при -20о С (период хранения пробы до трех-четырех недель) Однако консервирование растворенных компонентов (таких, как ионы аммония, нитриты, нитраты, фосфаты) следует проводить только в профильтрованных пробах, т.к. вследствие автолиза планктонных организмов во время замораживания и размораживания могут произойти значительные нарушения в содержании компонентов.

Основной целью консервирования проб является сохранение компонентов, определяемых в воде, и ее свойств в том состоянии, в котором они находились в момент взятия пробы.

Билет № 11

1. Методы оптической спектрометрии: атомно-эмиссионный, атомноабсорбционный, атомно-флуоресцентный.

Атомноабсорбционный метод широко используется для измерений концентрации тяжелых металлов в окружающей среде и промышленных выбросах на производстве. Основной принцип метода – поглощение излучения пробы при предварительной атомизации. Поглощɺнная величина излучения измеряется в соответствии с законом БугераЛамберта-Бера: D = lg * (I0 / I) = klC, где D – оптическая плотность атомного пара пробы, k – коэффициент поглощения, 34 l – толщина поглощаемого слоя, C – концентрация определяемого элемента. Метод атомнофлуоресцентый основывался на наблюдении спектров флуоресценции атомов определяемых элементов. Флуоресценция – кратковременная люминесценция, затухающая сразу после прекращения возбуждения. Люминесценция – свечение вещества после поглощения им энергии возбуждения. Принцип действия. Нейтральные атомы анализируемого элемента в газовой фазе возбуждаются в ячейке атомизации внешним источником света, как и в атомной абсорбции, измеряется доля энергии, испускаемая возбуждɺнными атомами, претерпевающими переход в основное состояние путɺм излучения, как в атомной эмиссии

Атомно эмиссионные методы – используют спектры излучения атомов, основанный на регистрации атомных спектров с помощью специального прибора – спектрографа. Пробу изучаемого вещества вводят в источник излучения, где происходит ее испарение, молекулы диссоциируются и происходит возбуждение образовавшихся атомов. Последние испускают излучение, которое поступает в регистрирующее устройство спектрального прибора. При качественном атомном эмиссионном спектральном анализе спектры проб сравнивают со спектрами уже известных элементов, и потом устанавливают элементарный состав анализируемого вещества. При количественном анализе определяют количество данного элемента в исходном веществе. Точность и чувствительность атомного эмиссионного спектрального анализа зависят от температуры, концентрации электронов, времени пребывания атомов в зоне возбуждения. Минус метода – вещество, подвергающееся исследованию, уничтожается.

 

 

2. Применение хроматографии для определения и разделения неорганических и органических веществ.

Хроматография - физико-хим. метод разделения, обнаружения и определения смесей веществ, основанный на распределении компонентов между двумя несмешивающимися фазами - неподвижной и подвижной.

Хроматографические методы широко применяются в различных отраслях промышленности и научных исследованиях для анализа смесей газообразных, жидких и твердых веществ, для препаративного выделения соединений и изучения физико-химических свойств газов и растворов. На предприятиях органического синтеза контроль качества сырья и продуктов производства осуществляется преимущественно с использованием хроматографических методов анализа. Около 30% анализов по контролю состояния окружающей среды выполняется газохроматографическими методами.

Преимущества хроматографии перед другими методами разделения состоят в высокой разделяющей способности и возможности разделения небольших количеств веществ.

 

Билет № 12

1. Спектроскопические методы анализа. Общая характеристика метода. Классификация.

Спектральный анализ – это физический метод определения состава вещества, основанный на изучении спектров испускания, поглощения, отражения и люминесценции. Атомы каждого элемента испускают излучение определенных длин волн, это в свою очередь, позволяет определить, какие элементы входят в состав данного вещества. Все спектроскопические методы основаны на взаимодействии атомов, молекул или ионов, входящих в состав анализируемого вещества, с электромагнитным излучением. Это взаимодействие проявляется в поглощении или испускании фотонов (квантов). В зависимости от того, какие частицы формируют аналитический сигнал, различают методы атомной и молекулярной спектроскопии (атомные спектры - линейчатые, в то время как молекулярные состоят из широких полос поглощения или испускания).

Классификация:

-В эмиссионных методах анализируемая проба в результате ее возбуждения излучает фотоны (кванты).

-В абсорбционных методах излучение постороннего источника пропускают через пробу, при этом часть квантов избирательно поглощается атомами или молекулами.

-Комбинационные методы – используют спектры комбинационного рассеяния жидких, твердых и газообразных проб.

-Люминесцентные методы – используют спектры люминесценции вещества, возбуждаемые УФ и ИК излучениями.

-Рентгеновские методы – используют рентгеновские спектры атомов, получающиеся при переходах внутренних электронов.

-Радиоспектроскопические методы – использующие спектры поглощения молекул на участке спектра с длинами волн больше 1мм.

2. Пределы обнаружения в методах рентгеноспектрального анализа.

Рентгеноспектральный анализ — инструментальный метод элементного анализа, основанный на изучении спектра рентгеновских лучей, прошедших сквозь образец или испущенных им. Картинка внизу