Analitik kimyo
IV Mavzu: AJRATISh VA KONSENTRLASh USULI
Download 1.59 Mb. Pdf ko'rish
|
instrumental analiz usulidan uslubiy korsatma (1)
- Bu sahifa navigatsiya:
- 4.1. Analizning xromatografiya usuli .
- 4.2. Xromatografik analiz usulining sinflari .
- 4.3. Adsorbsiyalanish xromatografiyasi . 75
- 4.4. Qog’oz xromatografiyasi .
- 4.5. Ionalmashinish xromatografiyasi .
- 4.6. Ionlarning almashinish xususiyatiga tasir qiluvchi omillar .
- 4.7. Ionitning ion almashinish sig’imi .
- 4.8. Xromatografik analiz usulining ishlatilishi va afzalliklari .
- 4.9. Tajriba mashg’ulotlari 1 - ish. Ionalmashish hromatografiyasida ionitlarni tayёrlash.
- 2 - ish. CuSO4 tarkibidagi mis (II) miқdorini ionalmashish hromatografiya usuli bilan aniқlash.
IV Mavzu: AJRATISh VA KONSENTRLASh USULI. Tayanch iboralar: - Analizning hromatografik usuli - Hromatografik analiz usulining sinflari. - Ajralish mehanizmiga kўra - Fazalarning agregat ҳolatiga kўra - Bajarish tehnikasiga kўra 71 - Қoғoz hromatografiyasi - Taқsimlanish koefficenti (R f ) - Rf ga ta`sir қiluvchi omillar - Ionalmashinish hromatografiyasi ionitlar - Ionitlarning generaciya va regeneraciyasi - Ion almashinish doimiyligi - Ionlarning almashinish hususiyatiga ta`sir қiluvchi omillar - Ionitning ion almashinish siғimi - Hromatografik usulning ishlatilishi - Hromatografik usulning afzalliklari - Ekstrakciya - Taқsimlanish koefficienti - Taқsimlanish doimiyligi - Ajralib chiқish darajasi - Ekstrakciya usulining ishlatilishi - Ekstrakciya usulining afzalligi - Asosiy ekstragentlar Murakkab aralashmalarni analiz қilishda ҳar bir modda (ion) lar uchun ўziga hos analitik reakciyalar kam. Shuning uchun moddaning sifat va miқdor tarkibini aniқlash maқsadida, aralashma oldin aloҳida komponentlarga ajratiladi. Ayrim vaқtlarda aniқlanaёtgan modda (komponent) ning miқdori analiz қilinadigan eritmada aniқlanish oraliғiga nisbatan ancha kam bўladi. Bunday vaқtda analizni boshlashdan oldin koncentrlash (boyitish) amalga oshiriladi. Ajratish va koncentrlash amalda kўpincha birgalikda olib boriladi. Kўpgina ajratish va koncentrlash usullari moddalarning ikki faza orasida taқsimlanishiga asoslangan. Ajratish usuli ikki fazani fizikaviy tabiatiga, taқsimlanish bosқichiga қarab turkumlanishi mumkin. Agar bir bosқichda taқsimlanish bўlsa, statik: kўp bosқichda taқsimlanish bўlsa, dinamik ёki hromatografik usul deyiladi. 72 Fazalar agregat ҳolatiga kўra: gaz (g), suyuқ (c) ёki қattiқ (қ) taқsimlanishga bўlish mumkin. Ikki faza orasida taқsimlansa fazalar қisқa қilib shunday belgilanadi: G-C, G-Қ, C-C, C-Қ. Ajralish jaraёni mehanizmiga kўra: kimёviy (қayta chўktirish), fizik- kimёviy (ekstrakciya, hromatografiya, elektrokimёviy va boshқa usullar) va fizikaviy (buғlanish, suyuєlanish oraliғi (zonnaya plavka), kristallash va boshқalar) kabilarga bўlinadi. 4.1. Analizning xromatografiya usuli . Analizning hromatografik usuli asosida 1903 yilda rus olimi M.C.Cvet taklif қilgan sorbciya va desorbciya jaraёnlari ёtadi. Suyuқ ёki қattiқ modda sirtida boshқa modda molekulalari, atomlari ёki ionlarining yutilishi sorbciya (adsorbciya) deyiladi. Ўz sirtiga yutuvchi modda sorbent (adsorbent), yutilgan modda esa sorbat (adsorbtiv) deyiladi. Sorbciyaga teskari jaraёn sorbent sirtida yutilgan modda molekulalari (atomlari ёki ionlarining) boshlanғich hossasini saқlagan ҳolda ajralib chiқish ҳodisasi desorbciya deyiladi. Demak, analizning hromatografiya usuli sorbent orқali ўtaёtganda aralashmadagi komponentlarning sorbentga turlicha sorbciya va desorbciyalanish tufayli ularni bir - biridan ajratish va aniқlash usulidir. 4.2. Xromatografik analiz usulining sinflari . Analizning hromatografik usuli қuyidagi belgilariga kўra sinflanadi. 1. Analiz қilinadigan moddaning ajralish mehanizmiga kўra қuyidagilarga bўlinadi: a) adsorbciyalanish hromatografiyasi - analiz қilinadigan aralashmadagi komponentlarning turlicha sorbciyalanish hususiyatiga asoslangan; b) taқsimlanish hromatografiyasi - analiz қilinadigan moddaning ўzaro aralashmaydigan ikkita erituvchi orasida taқsimlanishiga asoslangan (қoғoz hromatografiyasi); 73 v) ion almashinish hromatografiyasi - analiz қilinadigan eritmadagi ionlarning ionit (sorbent) dagi ҳarakatchanlik bilan ionlar almashinish jaraёniga asoslangan; g) chўktirish hromatografiyasi - hromatografik kolonkadan ўtkazilaetgan analiz қilinadigan modda bўlgan tashuvchi (podvijnaya) faza chўktiruvchi bilan chўkma ҳosil bўlish reakciyasiga asoslangan (EK). Kompleks ҳosil қilish va oksidlanish-қaytarilish hromatografiyasi ҳam shu singari kompleks ҳosil қilish va oksidlanish-қaytarilish reakciyalariga asoslangan. 2. Analiz қilinadigan moddani ўzida saқlagan tashuvchi faza va ҳarakatsiz (nepodvijnaya) faza agregat ҳolatlariga kўra analizning hromatografik usuli қuyidagilarga bўlinadi. a) gaz adsorbciyalanish hromatografiyasi - analiz қilinadigan modda (gaz, bug) va tashuvchi faza gaz, ҳarakatsiz faza қattiқ sorbent (AI 2 O 3 , CaCO 3 ) bўladi; b) gaz suyuқlik hromatografiyasi - bunda ҳarakatsiz suyuқ faza қattiқ inert sorbent sirti ёki kolonka devoriga yupka қatlam қilib қoplangan bўladi; v) Suyuқlik adsorbciyalanish hromatografiyasi - analiz қilinadigan modda vasҳarakatchan faza suyuқlik, ҳarakatsiz faza қattiқ sorbentdan iborat; g) suyuқlik hromatografiyasi - ҳarakatchan faza ҳam, ҳarakatsiz faza ҳam suyuқlikdan iborat. 3. Bajarish tehnikasiga kўra қuyidagilarga bўlinadi: a) kolonkali; b) yupқa қatlamli . 4. Bajarish mehanizmiga kўra: a) butun ҳajmi bўylab (frontalьniy); b) siқib chiқarish (vitesnitelьniy); v) elyuentli. a) Butun ҳajmi bўylab analiz қilishda modda aralashmasi kolonkani yuқori қismidan uzluksiz қўyiladi. Bunda kolonkadan toza erituvchi tomadi, keyin esa kam sorbciyalanadigan komponent, undan keyin birinchi va ikkinchi 74 komponent aralashmasi tomadi va ҳokazo. Bu usul ёrdamida faқat bir komponent toza ҳolda ajratib olinadi. I I II I II III b) Sikib chiқarish usulida analiz қilinadigan modda aralashmasi kolonkaga қўyiladi. Ustidan esa yangi bir yahshi sorbciyalanadigan modda қўyiladi, natijada bu modda analiz қilinadigan komponentlarni birin-ketin kolonkadan siқib chiқaradi. v) Elyuent usulda analiz қilinadigan eritma kolonkaga қўyiladi. Kolonkada bir-birini koplagan hromatogramma ҳosil bўladi. Pastdagi қavatda eng toza komponent bўladi. Bu қavatlarni bir-biridan ajratish uchun kolonka toza erituvchi bilan yuviladi. Natijada kolonkadan birin-ketin moddalar toza ҳolda siқib chiқariladi. Sorbciyalanish hususiyatiga kўra moddalar birin-ketin ajralib chiқadi. Hromatografiya analiz usulining ayrimlari bilan tanishib chiқamiz. 4.3. Adsorbsiyalanish xromatografiyasi . 75 Adsorbciyalanish hromatografik analiz usuli aralashmalarning adsorbent yuzasida adsorbciyalanish (yutilish) va desorbciyalanish (yuvilish) jaraёniga asoslangan. Bu usulda kolonkadagi ҳarakatsiz adsorbent bilan ҳarakatlanuvchi, ajralaёtgan aralashma eritmasi ўrtasida adsorbciya va desorbciya jaraёnlarining cheksiz қaytarilishi va қayta – қayta muvozanat ўrnatilishi natijasida, aralashmadagi moddalar bir-biridan ajraladi. Moddalarning adsorbentda boғlanishi va erituvchi bilan desorbciyalanishi bir hil bўlganligi sababli, moddalar adsorbent ustuni - hromatografik kolonkaning yuқori қismidan pastga қarab surilib, ҳar bir modda bir-biridan uzoқlasha borib, қavatlarga ajralib ҳalқalar ҳosil қila boshlaydi va shu tarzda moddalar erituvchi bilan birga siljib yuvilib tushadi. Kolonkani yuvish uchun ishlatilaёtgan erituvchida kamroқ eriydigan moddalar keyinroқ tushishi ёki boshқa erituvchi bilan surib tushirilishi mumkin. Bu yuvilib tўshaёtgan moddalar eritmasi – elyuatni frakciyalarga bўlib yiғiladi va ҳar bir frakciya aloҳida-aloҳida tekshiriladi. 4.4. Qog’oz xromatografiyasi . Қoғoz hromatografiyasi taқsimlanish hromatografiyasining bir kўrinishi bўlib, қoғozda doim adsorbciyalangan ҳolda bўlgan suv ҳarakatlanmaydigan faza (erituvchi), қoғozning ўzi adsorbent bўlib ҳarakatchan faza esa oldindan suv bilan tўyintirilgan organik erituvchi ёki erituvchilarning aralashmalaridir. Tekshiriladigan aralashma eritmasidan va shu aralashmada mavjud bўlishi tahmin қilingan ma`lum moddadan ёki ma`lum moddalar eritmasidan hromatografik қoғozga mikrokapilyar (ёki mikroshpric) ёrdamida bir necha tomchi (ma`lum ҳajmda) tomizib қuritiladi. Keyin erituvchi bilan tўldirilgan mahsus germetik kameraga tushirib қўyiladi. Қoғoz hromatografiyasi erituvchining yўnalishiga қarab hromatografiyaga bўlinadi: (a) yuқoriga sўriluvchi (1-rezinali tikin, 2-shisha taёқcha, 3-қistirғich, 4- қoғoz bўlagi, 5-tugallanish chiziғi, 6-boshlanish chiziғi, 7-erituvchi); 76 (b) pastga sўriluvchi (1-shisha cilindr, 2-tikin, 3-ҳarakatchan erituvchili shisha idish, 4-қoғoz, 5-shisha taёқcha, 6-ҳarakatsiz fazali erituvchi);(v) gorizontal aylana bўylab sўriluvchi (1-aylana hromatografik қoғoz, 2-konus (filьtr қoғozdan), 3-қistirgich, 4-ҳarakatchan fazali idish). Ҳosil қilingan ҳalқadagi hromatogrammalarning yuzasi қuyidagi formula bilan ҳisoblanadi. 2 2 2 1 360 / ч ч S Ҳarakatchan faza (suv bilan tўyintirilgan organik erituvchi) қoғozga shimilib, ma`lum balandlikkacha kўtarilgach, hromatogramma kameradan olinadi va erituvchi etib borgan tugallanish chiziғi belgilab olinadi. Shundan sўng hromatogramma қuritilib, mahsus tanlab olingan rang beruvchi moddalar bilan қayta ishlanadi, ya`ni ochiltiriladi. Қoғoz hromatografiyasida moddalarni ajralishini harakterlaydigan kattalik taқsimlanish koefficienti - R f ҳisoblanadi: f f X X R 77 X – ҳarakat (start) ning boshlanish chiziғidan aniқlanaёtgan modda ҳosil қilgan doғning markazigacha bўlgan masofa, mm. X f – ҳarakatning boshlanish chiziғidan ҳarakatning tugallanish chiziғidacha bўlgan masofa, mm. R f – қiymati қoғozning turiga, ҳaroratga, analiz olib bori¬ladigan sharoitga, analiz қilinadigan modda va erituvchining tabiatiga boғliқ. Bir hil moddalar uchun doimiy sharoitda Rf ning қiymati ўzgarmas kattalikdir. Analiz jaraёnida aniқlangan Rf ning қiymati қaysi moddaga tўғri kelishi toza moddalar uchun tuzilgan jadvalga solishtirib kўriladi. Adsorbent samaradorligini harakterlaydigan kattalik nazariy likopchalar soni қuyidagi formula bilan ҳisoblanadi: 2 16 Y X N Y - doғning eni, mm. Қoғozda moddaning ajralish unumdorligining ўlchovi, nazariy ekvivalent likopchalar balandligi (NELB) ҳisoblanadi: N X Н NELB f 4.5. Ionalmashinish xromatografiyasi . Ionalmashinish hromatografiyasi - eritmadagi erigan elektrolit ionlarining ionit (polielektrolit) tarkibidagi ҳarakatchan ionlar bilan almashinish jaraёniga asoslangan analiz usulidir. Ionit deb, tarkibida ҳarakatchan ionlar bўlgan anorganik va organik moddalarga, ya`ni ўziga hos polielektrolitlarga aytiladi. Ionitlar almashinadigan ionning turiga kўra ikkiga bўlinadi: kationitlar va anionitlar. Tarkibidagi kationitlarini eritmadagi kationlarga almashtiradigan, molekulasida kislota -SO 3 H, -PO 3 H, -COOH , -H va boshқa guruҳlar saқlagan 78 ionit (polielektrolit) lar kationitlar deyiladi. Kationitlarda boradigan ion almashinish reakciyalari қuyidagi tenglama orқali kўrsatilgan: R - SO 3 H + Na + 3 Na + H + kationit generaciyasi Tarkibidagi anionlarini eritmadagi anionlarga almashtiradigan, molekulasida asos -N + H 3 OH - ; N + H 2 OH - ; N + HOH - va boshқa guruҳlar saқlagan ionit (polielektrolit) lar anionitlar deyiladi: R - NH 3 OH + CI- – NH 3 CI + OH - anionit generaciyasi Ionitlar ishlatilishidan oldin ular ma`lum ўlchamda maydalanib, distillangan suv bilan bўktirib қўyiladi, sўngra aralashmalardan yuvib tozalanadi. Ionitlar aralashmalardan tozalangach, kislota ёki ishқor bilan ishlanib kislotali ionit - H + (kationit) ёki ishқoriy ionit - OH - (anionit) kўrinishiga ўtkaziladi. Ohirgi jaraёn ionitning regeneratciya (қaytadan ishlashga tayёrlash) қilish deyiladi. R - - H + NaCI kationit regeneraciyasi R - - OH + NaCI anionit regeneraciyasi Sharoitga қarab, eritmadagi ҳam kationlarni, ҳam anionlarni almashtira oladigan ionitlar, amfolitlar deyiladi. Ion almashinish reakciyasi қaytar jaraёn bўlgani uchun va bunday hollarda muvozanat holati қaror topishini bilgan ҳolda, moddalar massasining ta`siri қonuniga asoslanib, ion almashinish reakciyalarini muvozanat konstantasini ёzamiz. Ion almashinish jaraёni umumiy ҳolda қuyidagi tenglama kўrinishida ifodalanadi. A [RAn] + B + + B RAn А A RAn В К В А, yoki B A К RAn А RAn В В А, belgilasak, 79 A B K A B B A, K A,B – ion almashinish doimiyligi, ionlarni bir-biriga nisbatan sorbciyalanish hususiyatini harakterlaydi. Bunda uch ҳolat bўlishi mumkin: a) K A,B <1 eritmadagi ionlar ionitdagi ionlarga nisbatan almashinish hususiyati katta, bunda ion almashinish jaraёni tez boradi; b) K A,B >1 eritmadagi ionlar ionitdagi ionlarga nisbatan almashinish hususiyati kam, bunda ion almashinish jaraёni deyarli bormaydi; v) K A,B =1 eritmadagi ionlar ionitdagi ionlar bilan almashinish hususiyati bir hil bўladi. 4.6. Ionlarning almashinish xususiyatiga tasir qiluvchi omillar . Ionlarni tanlab yutilishi ionlarning va ionitlarning hossasiga boғliқ. Bu boғliқlik қuyidagilardan iborat: 1. Gidratlangan ionlar bilan ionitdagi ionogen guruҳlar orasidagi elektrostatik ta`sir. 2. Eritmada va ionit fazasida ionlarning gidratlanish (solьvatlanish) energiyasi. 3. Gidratlangan ionlarni eritmadagi va ionit fazasidagi strukturasi. 4. Almashingan ionlar bilan ionitdagi ionogen guruҳlar orasida koordinacion boғning ҳosil bўlishi. 5. Ionitlarning bўkishi va ўlchamiga boғliқ. 4.7. Ionitning ion almashinish sig’imi . Ionitlarning kimёviy hossasi қuyidagi kattaliklar bilan harakterlanadi: 1) ion almashinish siғimi; 2) nisbiy ion almashinish tezligi; 3) kimёviy reagentlarga nisbatan barқarorligi. 80 Ionitning ion almashinish siғimi deb, bir gramm ionit almashtira oladigan ionning milligramm - ekvivalent miқdorga aytiladi. Ionitlarning қuyidagi ion almashinish siғimlarini ҳisoblash mumkin. Tўliқ ion almashinish siғimi. Statik - muvozanatdagi ionalmashinish siғimi; Dinamik - ҳarakat vaқtidagi ion almashish siғimi қuyidagi soddalashtirilgan formula bilan ҳisoblanadi: W g N K V Е 100 100 4 mg-ekv/g bunda, V - titrlash uchun sarf bўlgan 0,1 n NaOH(HCI) eritmasining ҳajmi, ml; g - ionatning miқdori. g; N – NaOH (HCl) eritmasining nazariy olingan normal koncentra¬ciyasi. g-ekv/l; W - ionitning namligi. %; K – 0.1 n NaOH (HCl) eritmasi uchun tuzatgich koefficienti. 4.8. Xromatografik analiz usulining ishlatilishi va afzalliklari . Hromatografik analiz usuli oddiyligi. samaradorligi va ҳar tomonlama (universal) ligi sababli. organik va anorganik kimё, biologiya, tibbiёt, fizika, neftь va neftni қayta ishlash va boshқa soҳalarda turli hil masalarni ҳal қilishda ishlatiladi. Masalan: 1. Murakkab organik va anorganik aralashmalarni aloҳida komponentlarga ajratishda. 2. Ўsimlik va ҳayvon organizimida juda kam miқdorda uchraydigan turli moddalar: vitaminlar, pigmentlar, glikozidlar, alkaloidlarni ajratish; er pўstlogida kam tarқalgan moddalarni, izotoplarni boyitishda; 3. Moddalarni қўshimchalardan tozalashda; 4. Juda suyultirilgan eritmalarni koncentrlashda; 81 5. Moddalarning sorbciyalanish hususiyati bilan tuzilishi orasidagi boғlanishga asoslanib molekulyar tuzilishini aniқlashda; 6. Moddalarni sifat va miқdor tarkibini identifikaciyalashda; a) Spirt, konьyak - vino tarkibidagi alьdegidlar, karbon kislotalar, okcikislotalarni aniқlashda; b) Oziқ-ovқat maҳsulotlari tarkibidagi aminokislotlar va ularning ҳosilalarini aniқlashda; v) Ёғ tarkibidagi tўyingan, tўyinmagan karbon kislotalarni aniқlashda va ҳokazo. Hromotografiya analiz usuli қuyidagi afzalliklarga ega: 1. Eng kam miқdordagi modda miқdorini aniқlash (mkg, mkl (10 -6 g, 10 - 6 ml bўlishi) ya`ni sezgirligi katta. 2. Universal ya`ni turli hil funkcional guruҳlari bўlgan modda aralashmalarini analiz қilish mumkin. 3. Fizik-kimёviy hossalari bir-biriga juda yaқin, ўhshash modda (izomer) lar aralashmasini analiz қilish mumkin. 4. Modda aralashmalarini komponentlarga ajratish, ularni koncentraciyasini oshirish, selektiv (tanlab ajratish), toza moddalar olish (preparativ) imkonini beradi. 4.9. Tajriba mashg’ulotlari 1 - ish. Ionalmashish hromatografiyasida ionitlarni tayёrlash. Ionalmashinish hromatografiyasida balandligi 300 mm, diametri 12 mm bўlgan hromatografik kolonka sifatida byuretka, ajratish kolonka (shisha nay) lari ishlatiladi. Ionlarni ajratishda ўlchami 0,25 – 0,20 mm bўlgan 10 – 25 g ionit olinadi. Ionitlar ishlatilishidan oldin distillangan suv bilan bўktirib hromatografik kolonkaning 1/3 қismiga қўyiladi. Keyin қўshimchalardan (temir(III), organik moddalar) yuvib tozalanadi. Kolonkadagi ionitni temir (III) ionlaridan tozalash uchun, 2 n HCl eritmasi bilan, organik moddalardan tozalash uchun esa 10 % li 82 NaOH eritmasi bilan yuviladi. Sўngra kolonkadagi ionit distillangan suv bilan yuviladi. Tozalangan ionit (kationit)ni H + - shaklga ўtkazish uchun (regeneraciya) kolonkadan 2 n HCl eritmasidan 50 – 75 ml ўtkaziladi (tomish tezligi 1 sek 2 tomchi). Kationitdagi ortiқcha vodorod ionlari (H + , HCl) distillangan suv bilan yuviladi. Kationitni toza yuvilganligiga ishonch ҳosil қilish uchun AgNO 3 bilan HCl dagi ioniga hos hususiy reakciya қilib kўriladi. Ionit (anionit)ni OH - - shaklga ўtkazish uchun (regeneraciya) kolonkadan 1 n NaOH eritmasidan 50-75 ml ўtkazib, keyin distillangan suv bilan yuviladi. Anionitni almashishmay қolgan ionlaridan tozalanganligini tekshirish uchun, kolonkadan ўtgan eritmadan 1-2 ml olib 1-2 tomchi fenolftalein ta`sir ettirilib tekshiriladi. Tayёrlangan ionitlarni H + va OH - shakllaridan foydalanib aralashmadagi tuz miқdorini aniқlash mumkin. 2 - ish. CuSO4 tarkibidagi mis (II) miқdorini ionalmashish hromatografiya usuli bilan aniқlash. Ishning moҳiyati H + shakldagi kationitdan CuSO 4 eritmasi ўtkazilganda қuyidagi ion almashinish jaraёni boradi: 2 4 2 2 4 2 2 SO H Cu A R SO Cu H A R n n sxemadan kўrinayaptiki eritmada H+ ionlari yiғilib Cu 2+ kationlari kationitga adsorbciyalanadi. Ҳosil bўlgan H 2 SO 4 standart NaOH eritmasi bilan titrlanadi. H 2 SO 4 + 2 NaOH = Na 2 SO 4 + 2H 2 O 2H + + 2OH - = 2H 2 O Titrlashga sarf bўlgan NaOH ning molyar ekvivalent miқdori ajralgan H 2 SO 4 molyar ekvivalent miқdoriga, bu esa Cu 2+ ionlarining molyar ekvivalent miқdoriga teng. Kationitni tayёrlash. Kationit KU – 1 ёki KU – 2, diametri 0,20 – 0,25 mm li elekdan ўtkazilib, ishni boshlashdan oldin 8 – 12 soat bўkish uchun distillangan suvga ivitiladi. |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling