Вопрос 32

Метод ионообменной хроматографии. Устройство ионного хроматографа.

Ответ:

В ионообменной хроматографии разделение компонентов смеси достигается за счет обратимого взаимодействия ионизирующихся веществ с ионными группами сорбента. Сохранение электронейтральности сорбента обеспечивается наличием способных к ионному обмену противоионов, расположенных в непосредственной близости к поверхности. Ион введенного образца, взаимодействуя с фиксированным зарядом сорбента, обменивается с противоионом. Вещества, имеющие разное сродство к фиксированным зарядом, разделяются на анионитах или на катионитах. Аниониты имеют на поверхности положительно заряженные группы и сорбируют из подвижной фазы анионы. Катиониты соответственно содержат группы с отрицательным зарядом, взаимодействующие с катионами.

В качестве подвижной фазы используют водные растворы солей кислот, оснований и растворители типа жидкого аммиака, т.е. системы растворителей, имеющих высокое значение диэлектрической проницаемости и большую тенденцию ионизировать соединения. Обычно работают с буферными растворами, дозволяющими регулировать значение рН.

При хроматографическом разделении ионы анализируемого вещества конкурируют с ионами, содержащимися в элюенте, стремясь вступать во взаимодействие с противоположно заряженными группами сорбента. Отсюда следует, что ионообменную хроматографию можно применять для разделения любых соединений, которые могут быть каким-либо образом ионизированы. Можно провести анализ даже нейтральных молекул сахаров в виде их комплексов с борат-ионом.

Конструктивно прибор включает в себя:

•систему для ввода исследуемых проб (смесей веществ),

•хроматографическую колонку, детектирующее устройство,

•систему регистрации,

•систему термостатирования,

•различные приспособления для отбора,

•устройства для приема разделенных компонентов.

В основе принципа работы газового хроматографа лежат следующие процедуры. В хроматографическую колонку (затем и в детектор) через испаритель осуществляется непрерывная подача в регулируемых количествах газа-носителя.

Посредством специальных устройств анализируемые пробы поступают в систему ввода, откуда осуществляется их перенос потоком носителя в колонку. Разделение происходит, когда газовая смесь проходит вдоль сорбента. Из колонки поток, переносящий разделенные компоненты в определенной последовательности, направляется в детектор, и его электрические сигналы регистрируются в виде хроматограмм.

Принцип работы хроматографа ориентирован таким образом, что основными элементами конструкции прибора следует считать колонку, разделяющую компоненты исследуемых смесей, и детектор, позволяющий произвести их количественные определения.

Вопрос 33

Спектрофотометрический метод анализа загрязняющих веществ в растворах. Устройство спектрофотометра.

Ответ:

Спектрофотометрия —это физико-химический метод исследования растворов и твёрдых веществ, основанный на изучении спектров поглощения в ультрафиолетовой (200—400 нм), видимой (400—760 нм) и инфракрасной (>760 нм) областях спектра. Основная зависимость, изучаемая в спектрофотометрии зависимость интенсивности поглощения падающего света от длины волны.

Спектрофотометрический анализ имеет ряд преимуществ по сравнению с фотоколориметрическим.

При использовании спектрометрии оптическую плотность анализируемых растворов измеряют спектрофотометром с использованием монохроматического излучения, поэтому значительно увеличивается чувствительность и точность определения.

Кроме того, спектрофотометрический метод применим как для анализа одного вещества в растворе, так и для анализа многокомпонентной системы веществ, не реагирующих химически друг с другом.

Основной деталью спектрофотометра является монохроматор, который состоит из кварцевой полупризмы, зеркального объектива и щелей, расположенных внутри чугунного корпуса, закрытого кожухом. Полупризма крепится в оправе, ось которой специальным механизмом соединена со шкалой длин волн, нанесенной на плоской спирали длиной 100 см. Шкала укреплена на диске, который вращается на коническом подшипнике. На нижней стороне вырезана спиральная канавка по типу спирали Архимеда, в которую входит стальная шпилька образного сечения, жестко связанная с призмой монохроматора. При повороте диска при помощи рукоятки 3 шпилька скользит внутри спиральной канавки и поворачивает столик призмы на соответствующий угол. Одновременно с поворотом призмы по шкале перемещается указатель, отсчитывающий длину волн. Для компенсации кривизны спектральных линий у щели установлены ножи с радиусом кривизны 700 мм. Рабочая высота каждой щели 13 мм. Щели раскрываются одновременно в пределах от 0 до 2 мм при вращении рукоятки. Степень раскрытия щели устанавливается по шкале. Кюветное отделение предназначено для образцов, которые крепятся держателем, имеющим четыре окна. В три окна можно одновременно устанавливать три образца; четвертое окно предназначено для эталона.

Для определения светопропускания и светопоглощения жидкостей предусмотрены кюветы двух типов: цилиндрические стеклянные различной толщины и прямоугольные кварцевые. Стеклянные цилиндры предназначены для изучения жидкостей при длине волн от 400 до 1100 мкм. Держатель с кюветами или стеклянными образцами устанавливают в каретку, передвигаемую рукояткой. Между кюветным отделением и корпусом прибора помещен блок, в котором установлено плоское зеркало, направляющее свет на входную щель монохроматора. В нижней части блока на пути пучка лучей, выходящих из монохроматора, установлен движок с фильтрами, поглощающими рассеянный посторонний свет. Движок, перемещаемый рукояткой, имеет три оправы или рамки, устанавливаемые против входной щели в трех положениях.

Фотоэлементы устанавливают в герметизированной камере 9, снабженной рукояткой, при помощи которой включают соответствующий фотоэлемент. Для предохранения фотоэлементов от влаги в камере установлен патрон с поглотителем. Свет поступает к фотоэлементам через окно, закрываемое шторкой, с которой сопряжен переключатель. Потенциометр так называемого темпового тока и потенциометр чувствительности расположены в правой нижней части прибора. Отсчетный потенциометр установлен на основании прибора.

Детали стабилизатора смонтированы на шасси и закрыты щелевидным кожухом. Накал водородной или ртутной ламп регулируется при помощи реостата. Для проверки правильности показаний прибора имеется переключатель.