15.2 Хроматографиялық анализ

Хроматография процесі кезінде заттарды бөледі де сапалық және сандық анализ жүргізеді. Ол үшін 2 тәсіл қолданылады: 1) хроматографиялық бағанадан шыққан фракцияларды жинап, белгілі бір аналитикалық әдіспен анықтайды. 2) хроматографиялық бағанадан шығатын фракциалардың аналитикалық көрсеткіштерін (концентрация, оптикалық тығыздықты, электр өткізгіштікті т.б.) өлшейді не өздері жазатын құралдармен

(детекторлар) тіркейді. Нәтижесінде хроматограмма алынады. Хроматограммадағы шыңның күйіне байланысты сапалық анализ жасауға, биіктігі (һ) мен ауданына (S) байланысты сандық анализ жасалады. Көбінесе заттар концентрациясын градуирлік график құру арқылы табады: һ = f (C), яғни биіктік (аудан) пен концентрация байланысы бойынша график құрады. Кең қолданылатын хроматография түрлеріне: сұйықтық

(ионалмасу, таралу, жоғары тиімді сұйықтық) және газды.

Хроматографияда ионит (катионит, анионит) деп аталатын синтетикалық полимерлерлі заттар, ионалмасатын шайырлар қолданылады. Олар матрицадан (R) және активті топтардан (жылжитын иондары бар) тұрады. Катиониттерде қышқылдық мысалы, сульфо- не карбоксил- топтары

( RSO₃H, RCOOH), аниониттерде – негіздік, мысалы, аминотоптары (RNH₂, RNH) болады. Ионалмасу тепе-теңдігі тепе-теңдік константасымен сипатталады:

RKt + M⁺ ↔ RM + Kt⁺

K = C_RM C_Kt⁺ / C_RKt  C_M⁺ ; RAn + A^- ↔ RA + An^-

K = C_RAC_An^-/C_RAnC_A^-; С_An^-, C_Kt⁺, C_A^-, C_M⁺ - ерітіндідегі иондар концентрациясы; C_RKt, C_RM, C_RAn, C_RA – иониттегі иондар концентрациясы.

Әр ионит алмасу сыйымдылығымен сипатталады: 1г ионит алмаса алатын иондар эквивалентінің мөлшері.

Иондар ионитте таралу коэффициентіне байланысты (D) ұсталады. Көп зарядты иондар бір зарядты иондарға қарағанда ионитте күштірек ұсталады, яғни олардың D мәні үлкендеу. Көп жағдайда катиондарды бөлу үшін иониттерді Н⁺ - түрге, ионит арқылы НСІ өткізіп, айналдырады. Содан соң иондар қоспасы бар ерітіндіні ақырындап өткізеді. Әр ион өзінің сорбциалануына (жұтылуына) байланысты ионитте ұсталады. Хроматографиялық бағана арқылы қышқылдарды ақырындап жібергенде D мәніне байланысты иониттегі Н⁺ - ионымен алмасып, бағанадан белгілі ионы бар ерітінді шыға бастайды.

Ионалмасу хроматографиясы кедергі келтіретін иондарды бөлу үшін, суды тұзсыздандыру үшін, сұйытылған ерітінділерден аз мөлшердегі заттарды концентрлеу үшін қолданылады. Мысалы, көптеген металдар иондарын айқындау (обнаружение) және анықтау үшін фосфат-ионы кедергі келтіреді, себебі олармен фосфат-ионы тұрақты комплекстер не аз еритін қосылыстар түзеді. Фосфат-иондарынан арылу үшін ерітіндіні Н⁺ - түрдегі катиониті бар бағана арқылы өткізгенде металл-катиондары катионитте қалып, фосфат-ионы өтіп кетеді. Күшті қышқыл ерітіндісімен бағананы жуып, металл катиондары ерітіндісін алады.

Суды тазалау үшін Н⁺ катиониттен, сосын ОН^- - аниониттен өткізеді, сонда суда Н⁺ және ОН^- қалады. Бағаналы хроматография кей жағдайда ұзақ жүреді, тездету үшін қысым қолданса, оны жоғары эффектілі сұйықтық хроматография деп атайды.

Өзін-өзі тексеру сұрақтары:

1. Хроматография әдісі қалай орындалады?

2. Катиониттерде, аниониттерде қандай процестер жүреді?

3. Хроматографияның түрлері.

4. Хроматографиялық әдістің негізгі сипаттамалары (сыйымдылық, таралу, бөліну коэффициенттері).

Зертханалық практикум

Зертханалық сабақтың тақырыбы № 1

КАЛЬЦИЙ КАРБОНАТЫНДАҒЫ КАЛЬЦИЙ МӨЛШЕРІН АНЫҚТАУ

№ 1 зертханалық сабаққа әдістемелік нұсқаулар