Открытие катионов в смеси экстракционным методом
Разделение и обнаружение катионов Hg2+, Cd2+, Bi3+, Pb2+, Cu2+ методом одномерной восходящей тонкослойной хроматографии. Аппаратура. Разделительная камера представляет собой пластинку с тонким слоем (силуфол) сосуд. Высота камеры при размере пластинки 20x20см примерно 25см. Пластинку поддерживают в вертикальном положении при помощи подставки - стеклянной палочки. Сверху камеру закрывают крышкой или стеклом. Состав подвижной фазы: 100 мл н-бутанола, 20 мл 1,5 М HCl (соляной кислоты) и 0,5 мл ацетилацетона, который способствует лучшему формированию пятен, удалению ,,хвостов”. Нанесение образца на пластинку. На пластинке с готовым слоем сорбента (силуфол) острой иглой проводят стартовую линию на расстоянии 2 см от нижнего края. На стартовую линию наносят тонким капилляром (2 мкл) пробу исследуемого раствора и пробы индивидуальных компонентов, входящих в состав смеси по 2 мкл 0,1 М растворов Hg2+, Cd2+, Bi3+, Pb2+, Cu2+. Расстояние между каплями не менее 1 см. Для надёжности идентификации компонентов капли подсушивают. Получение хроматограммы. Пластинку вертикально помещают в камеру для хроматографирования. Нижний край погружают в растворитель не более чем на 5 мм. Хроматографирование продолжают 1,5-2 ч. После этого пластинку вынимают и подсушивают. Обнаружение катионов. Для обнаружения пятен хроматограммы для начала опрыскивают 2% раствором KI, высушивают над парами концентрированного аммиака, затем обрабатывают 10% (NH4)2S или Na2S (табл. 1). Появление характерной окраски пятен подтверждает наличие катиона в исследуемой смеси. Место обнаружения пятна отмечают и рассчитывают Rf. Пятна на хроматограмме располагают в следующим порядке по уменьшению Rf в следующем ряду: Hg2+>Bi3+>Cd2+>Pb2+>Cu2+.
Таблица 1. Окраска пятен на хроматограмме.
V. Литература. 1. Ю.Я. Харитонов. Аналитическая химия. М. Высшая школа. 2001.Ч. 1, гл. 8. с. 224-232; гл. 18. с. 479-496., 2. Ю.Я. Золотов. Основы аналитической химии. Практическое руководство. Высшая школа. М. 2001., с. 135-138. 3. Лекции. З А Н Я Т И Е № 10. I. Тема: Хроматография в тонких слоях сорбента II. Цель: 1. Научиться применять методы разведения и концентрирования веществ в аналитической химии. 2. Сформировать подход к применению экстракционных методов в разделении двух веществ. 3. Уметь определить катионы различных групп в исследуемой смеси. III. Исходный уровень. 1. Знание строения и номенклатуры комплексных соединений. 2. Равновесное состояние. Константа равновесия. IV. Содержание занятия. 1. Контроль выполнения домашнего задания. 2. Практическая часть.
Учебно - целевые вопросы. 2.1. Основные понятия (разделение, концентрирование, коэффициент (фактор) концентрирования). 2.2. Классификация методов разделения и концентрирования. 2.3. Применение экстракции в аналитической химии. Жидкостная экстракция (принцип метода и основные понятия). 2.4. Экстракционное равновесие. Закон распределения Нернста - Шилова. Константа распределения. Коэффициент распределения. 2.5. Фактор разделения двух веществ. Условия разделения двух веществ. 2.6. Влияние различных факторов на процессы экстракции (объем экстрагента, число экстракций, рН среды). 2.7. Классификация экстракционных систем: а) неионизированных соединений; б) ионные ассоциаты. 2.8. Использование процессов экстракции в фармацевтическом анализе. Задачи. 2.9. Рассчитайте коэффициент распределения Д фенола между водой и хлороформом при 25°С, если аналитические концентрации фенола в воде и хлороформе соответственно равны åСводн = 0,0737 моль/л и åСорг= 0,254 моль/л. 2.10. Определите степень извлечения йода однократной экстракцией сероуглеродом из водной фазы при 25°С, если аналитическая концентрация йода в водной и органической фазах, находящихся в равновесии равна 2,71.10-5 и 0,1676 моль/л соответственно. Объемы водной и органической фаз равны. 2.11. При экстракции микроколичества олова (IV) диэтиловым эфиром из водных солянокислых (С(НС1) = 6 моль/л) растворов коэффициент распределения олова (IV) Д(Sn (IV)) = 0,71. В присутствии в водном растворе железа (III) коэффициент распределения олова (IV) возрастает до Д(Sn (IV)) =3,77 за счет соэкстракции. Рассчитайте степень извлечения R олова (IV) при отсутствии и в присутствии железа (III) в водном растворе, если объем водного раствора равен объему экстрагента - органической фазы. 2.12. Определите, как изменится степень извлечения олова (IV) диэтиловым эфиром, если в примере 3 объем экстрагента: а) уменьшить в 10 раз или б) увеличить в 10 раз по сравнению с объемом водной фазы. 2.13. Коэффициент йода I2 между хлороформом и водой при 25°С составляет Д(I2) =133. Oпределите отношение объемов органической и водной фаз (Vв/Vорган), при котором степень извлечения йода из водного раствора в хлороформ составит 2.14. Определите, сколько потребуется последовательных экстракций (n) для извлечения на 99,9% йода из водного раствора хлороформом, если объем органической фазы, используемой каждый раз для экстракционного извлечения, в десять раз меньше объема водной фазы (Vводн/Vорг = 0,1). Степень извлечения йода, как и в предыдущем примере, равна 99,9%, коэффициент распределения йода между хлороформом и водой равен 2.15. При экстракции анилином микроколичеств вольфрама (VI) из водных растворов с С(НСl) = 1,5 моль/л в форме солей - поливольфраматов анилиния коэффициент распределения вольфрама между органической и водной фазами составляет Д(WVI) = 9 в присутствии соединений молибдена (VI) он возрастает до Д(WVI) = 4450. Рассчитайте степень извлечения микроколичеств вольфрама (VI) в обоих случаях, если объемы водной и органической фаз одинаковы. Ответ: 90 и 99,98%; соэкстракция с молибденом (VI) приводит к практически полному переводу вольфрама (VI) из водной в органическую фазу. 2.16. При экстракции микроколичеств ионов цинка Zn2+ диэтиловым эфиром из кислых водных растворов с С(НI) = 1,5 моль/л, степень извлечения цинка из водных растворов составляет R(Zn2+) = 36,31%, а в присутствии ионов кадмия Cd2+ возрастает до R(Zn2+) = 84,92% (наблюдается соэкстракцияцинка и кадмия). Вычислите коэффициент распределения цинка между органической и водной фазами в обоих случаях, если объемы водной и органической фаз одинаковы. 3. Лабораторная работа. Разделение и обнаружение катионов методом радиальной хроматографии. Радиальная хроматография разновидность одномерной бумажной хроматографии. Особенностью её является горизонтальное продвижение фронта растворителя. Растворитель подводят к центру бумажного диска, куда нанесена капля анализируемого раствора. В зависимости от способа подведения растворителя различают хроматограммы с хвостиком, с фитильком. Скорость продвижения можно охарактеризовать величиной Rf, которая в данном случае определяется как отношение расстояний пройденный растворителем от центра бумажного диска по радиусу. Преимущества радиальной хроматографии: 1) Можно обнаружить группу ионов на одной хроматограмме. 2) Для обнаружения каждого иона можно использовать несколько реагентов. 3) Необязательно знать величину Rf. Метод радиальной хроматографии используется для разделения смеси катионов Co2+, Ni2+, Cd2+, Cu2+, Hg2+.
Величина Rf мало зависит от концентрации HC1. Этот метод рекомендуется для обнаружения катионов 4 группы по кислотно-щелочной схеме. Аппаратура: Радиальную хроматографию получают в камере, состоящей из двух крышек или двух оснований чашек Петри, равного диаметра, между которыми помещают бумажный диск несколько большего диаметра. В нижнюю наливают смесь ацетона и HC1 7: 1. При хроматографии с хвостиком вырезают по радиусу бумажного диска полоску шириной 2-3 мм, загибают перпендикулярно и опускают в растворитель. Для получения хроматограммы с фитильком пришивают стежками бумажный жгутик из полоски шириной 4-5 мм. В центр бумажного диска с хвостиком или фитильком наносят каплю анализируемого раствора и подсушивают над песочной баней. Если концентрация ионов в растворе мала, наносят ещё одну каплю и снова подсушивают. Помещают диск в камеру, опустив хвостик или фитилёк в растворитель. Время хроматографирования через хвостик - 2ч, с фитильком – 30 мин. Высушивают бумажный диск над песочной баней. Разделяемые ионы располагаются вокруг центра диска кольцами разного диаметра. Обнаружение катионов: Для обнаружения катионов используют следующие реагенты KSCN, K4[Fe(CN)6], Na2S, бензидин, диметилглиоксим, дифенилкарбазид. При проявлении хроматограммы проводят капилляром, соответствующим реагентом из центра диска по радиусу. Можно разрезать диск на сектора и обработать одним реагентом. При обработке Na2S катион кадмия Cd2+ может проявляться в виде узкой чёрной, а не жёлтой полоски, из-за соосаждения примесей сульфидов других катионов. В отсутствие Cd2+ полоска не проявляется. Кроме того, подтверждением Cd2+ служит голубая полоска в секторе, обработанная K4[Fe(CN)6 ] и оранжевая полоска в секторе, обработанная KSCN. Hg2+ проявляется на фронте растворителя при обработки дифенилкарбазидом в виде слабой, узкой фиолетовой полоски. Ион Cu2+ обнаруживается по красно-бурой полосе, проявляющейся при обработке раствором K4[Fe(CN)6] Подтверждением присутствия Cu2+ является голубая полоса [Cu(NH3 )4] 2+, чёрная CuS на концентрическом круге. K4[Fe (CN)6] идентифицирует Fe2+ с образованием синей окраски. KI может идентифицировать Pb2+- жёлтая окраска. Диметилглиоксим в парах аммиака идентифицирует Ni2+- красная окраска. Вывод: V. Литература. 1. Ю.Я. Харитонов. Аналитическая химия, часть 1. Качественный анализ. Высшая школа. М., 2001 г., с. 233 - 263. 2. В.П. Васильев. Аналитическая химия. Книга 1. Титриметрические и гравиметрический методы анализа. Высшее образование. М., 2004 г. С. 22-24. 3. Ю.Я. Золотoв. Основы аналитической химии. Прак-тическое руководство. Высшая школа, М., 2001., с. 142 - 155. 4. Лекции. З А Н Я Т И Е № 11 I. Тема:. II. Цель: 1. Научиться понимать сущность и отличие хроматографических методов анализа. 2. Уметь рассчитывать количественные характеристики хроматографических методов анализа. III.Исходный уровень. 1.Знание понятий гомогенных и гетерогенных систем и фаз. 2. Понятия скорости химических реакций. IV. Содержание занятия. 1. Контроль выполнения домашнего задания. 2. Практическая часть. Учебно - целевые вопросы 2.1. Сущность метода хроматографии. 2.2. Классификация хроматографических методов анализа: а) по механизму разделения веществ; б) по агрегатному состоянию фаз; в) по технике эксперимента; г) по способу относительного перемещения фаз. 2.3. Адсорбционная хроматография. 2.4. Тонкослойная хроматография (ТСХ): а) сущность метода; б) коэффициент подвижности, относительный коэффициент подвижности; в) степень и коэффициент разделения; г) материалы и растворители в методе ТСХ. 2.5. Распределительная хроматография. 2.6. Бумажная и осадочная хроматография. Задачи. 2.7. При анализе методом ТСХ двухкомпонентной смеси, содержащей предположительно пропазин (компонент X) и дипразин (компонент У), с применением свидетелей этанолов получена хроматограмма, на которой расстояние от линии старта до линии фронта растворителя L = 100 мм, а расстояние от линии старта до центра пятен компонентов X, У, свидетелей -пропазина и дипразина соответственно равна: l (X) = 38 мл; 1 (У) = 79 мл; 1 (пропазин) = 40 мл; 1 (дипразин) = 78 мл. Рассчитать для каждого компонента смеси и свидетелей коэффициенты подвижности Rf, определить природу компонентов X, У и вычислить коэффициент их распределения a. 2.8. B результате хроматографического разделения ТСХ смеси бензойной и парааминобензойной кислот с использованием в качестве ПФ смеси гексан-ацетон (объяснить соотношение 56: 44) найдены значение коэффициентов подвижности Rf, равен 0,54 и 0,30 для указанных кислот соответственно. Рассчитать относительные коэффициенты подвижности Rf обеих кислот, если для стандарта - ортохлорбензойной кислоты Rf(cr) = Rf = 0,48 и вычислить коэффициент разделения a бензойной кислоты и парааминобензойной кислот. 2.9 При разделении смеси катионов Cu2+, Mn2+, Fe3+, содержащихся в анализируемом растворе, методом хроматографии на бумаге с использованием в качестве ПФ ацетона, насыщенного НСl, получены следующие значения коэффициентов подвижности: Rf (Сu2+) = 0,74; Rf (Мn2+) = 0,32; Rf (Fе3+) = 0,97. Для катиона кобальта Со2+ , используемого в качестве стандарта в тех же условиях, получено Rf (ст) = Rf (Со2+) = 0,54. Вычислите относительные коэффициенты подвижности для указанных трех катионов.
3. Лабораторная работа. V. Литература. 1. Ю.Я. Харитонов. Аналитическая химия, ч.1. Качественный анализ. Высшая школа. М. 2001 г. с. 264-285. 2. Ю.Я. Золотов. Основы аналитической химии. Прак- тическое руководство. Высшая школа. М., 2001 г. с. 155-172. 3. Лекции. З А Н Я Т И Е № 12 I. Тема: Анализ сухой соли (1-ое занятие). II. Цель: 1. Научиться оценивать правильность и воспроизводимость результатов количественного анализа; применять метод стандартных образцов, метод добавок или усвоения для оценки правильности результатов количественного анализа. 2. Провести анализ сухой смеси.
Популярное: Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1294)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |