ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Классификация методов разделения. Хроматография из "Физико-химические методы анализа" Общая характеристика методов разделения. Разделение смесей многих компонентов необходимо не только для анализа, но также н биохимических и клинических исследованиях, для синтетических и препаративных работ, а также для решения многих вопросов химической технологии. [c.43] Отделение того или другого компонента означает переведение его в отдельную фазу. Существует три вида фаз — твердая, жидкая и газообразная. Соответственно различают три главные группы методов разделения выделение одного или нескольких компонентов в твердую фазу, в жидкую и в газообразную. [c.43] Кроме осаждения и соосаждения, существуют и другие методы разделения, основанные на различных явлениях на поверхности твердой фазы. Общий и наиболее характерный из этих методов основан на применении твердого носителя (колонка с зернами поглотителя, полоска бумаги или пластинка и т. п.). Смесь, пропускаемая через такой носитель, постепенно разделяется на отдельные компоненты. Процессы разделения основаны иногда на ионном обмене, в других случаях — на адсорбционных явлениях или на сочетании экстракционных и адсорбционных процессов. Первых два способа относятся к хроматографии. [c.43] Большое значение приобретает метод зонной плавки, применяемой для получения особо чистых металлов и некоторых органических и неорганических препаратов. Принцип зонной плавки заключается в том, что при помощи специальных устройств слиток металла сначала нагревают до начала плавления с одного конца. Затем постепенно продвигают зону высокой температуры вдоль слитка. При этом небольшое количество расплавленного металла проходит постепенно через весь слиток, растворяя по пути многие примеси и унося их с собой, т. е. с зоной расплава. Таким образом примеси, растворимые в жидкой фазе металла, могут быть удалены от слитка и перемещены на один из концов. [c.43] Экстракция органическими растворителями известна в аналитической химии с прошлого столетия. Однако до конца 40-х гг. текущего столетия экстракция практически применялась лишь в двух случаях для определения брома и иода при анализе минеральных вод, а также для отделения железа в виде хлоридного или роданидного комплексов. В настоящее время экстракция щироко применяется в различных областях химического анализа, а также в технологии, особенно для разделения редких и радиоактивных элементов. Разработаны методы экстракции для всех элементов. [c.44] Химия экстракционных процессов. М., Атомиздат, 1960. [c.44] Даймонд, Д. Так. Экстракция неорганических соединений, М., Атомиздат, 1962. [c.44] Экстракция хелатов. М., Изд-во Мир . Химические основы экстракционного метода разделения элементов. М., изд-во Наука , 1966. [c.44] Наконец, экстракционные методы имеют ряд преимуществ, в частности, отделение фаз выполняется значительно быстрее, чем при осаждении легче осуществить автоматизацию процессов, непрерывную противоточную экстракцию и др. В то же время следует иметь в виду и некоторые технические трудности. Так, большинство растворителей огнеопасно. Разделение, как правило, менее точно, по сравнению с осаждением, из-за потерь вещества на поверхности воронок, кранов, пробок. Наконец, многие растворители имеют неприятный запах, а некоторые довольно ядовиты. [c.45] Ранее термин экстракция применялся для различных процессов извлечения так, например, извлечение щелочью алюминия из смеси гидроокисей алюминия и железа. [c.45] Сейчас термин экстракция рекомендуется применять только для извлечения из одной жидкой фазы в другую жидкую фазу обычно извлекают органической жидкостью определенные продукты из водной фазы. [c.45] Константа экстракции, константа распределения и коэффициент распределения относятся к равновесному состоянию экстракционной системы. Обычно принимается, что равновесие в экстракционной системе наступает быстро и главное время затрачивается на расслаивание жидкостей. Поэтому, как правило, не рекомендуется сильно встряхивать, чтобы не раздроблять органическую жидкость и воду на мелкие капельки. Часто достаточно 1—3 мин переворачивать делительную воронку со скоростью 1—2 раза в секунду. [c.47] Необходимо иметь в виду, что иногда процессы экстракции сильнозамедленны. Механизм процессов, вызывающих замедление, изучен мало. В некоторых случаях, например, замедление экстракции дитизопатов металлов объясняют замедлением процесса удаления воды из гидратированного иона металла при образовании комплекса. В других случаях, например при экстракции диэтилдитиокарбаминатов металлов , по-видимому, частицы осадка, образующегося в водной фазе, плохо смачиваются органической жидкостью, что и замедляет извлечение. В этом случае добавка, например, этилацетата к хлороформу сильно ускоряет извлечение, так как этилацетат улучшает смачивание осадка органической жидкостью. Без такой добавки экстракция оказывается неполной даже через несколько часов. [c.47] В химическом анализе применяется много различных экстракционных систем. В общем их можно разделить на две большие группы комплексы металлов с неорганическими лигандами и комплексы с органическими реактивами. К первой группе принадлежат ацидокомплексы различных металлов с ионами галоидов, родана и некоторыми другими. Экстракцию обычно ведут из кислой среды кислородсодержащими растворителями. Широко применяется также экстракция подобных систем с добавлением высокомолекулярных аминов или основных красителей при этом экстрагируются соединения типа аммонийных солей сложных аминов с ацидокомплексами металлов. К группе неорганических экстрагирующихся комплексов относятся также гетерополикислоты. [c.47] Из органических реактивов наибольшее значение имеют многочисленные хелатные реактивы, образующ,ие с металлами вну-трикомплексные соединения. Сюда относятся комплексы металлов с дифенилтиокарбазоном, с оксихинолином, ацетил ацетоном, пиридилазорезорцином и другими. Некоторые подобные примеры рассмотрены в практических задачах фотометрии. [c.48] Для освобождения воды от солей кальция и магния применяют некоторые природные и искусственные силикаты. В слое сорбента (цеолита или пермутита) имеются подвижные ионы натрия во время прохождения воды через слой сорбента ионы кальция и магния замещают ионы натрия, а последние переходят в раствор. Аналогичные процессы применяются в аналитической химии. Известен ряд процессов ионного обмена на поверхности осадка ферроцианидов металлов. Неорганическим ионообменником является также фосфоровольфрамат одновалентного таллия. Из смеси металлов первой группы периодической системы он специфически извлекает цезий, который при этом становится на место таллия в кристаллической решетке. [c.48] Однако наиболее широко применяются ионообменные смолы— синтетические иониты, представляющие собой зерна полимерных материалов, в пространственной сетке которых закреплены группы, способные к обмену ионов. Различают каркас или матрицу, которая состоит из неправильной высокополимерной пространственной сетки углеводородных цепей, и, с другой стороны, ионообменные группы или фиксированные ионы. Свойства синтетических ионообменных смол определяются числом и типом фиксированных ионов, а также строением матрицы, прежде всего — количеством поперечных связей в ней. Строение матрицы определяет степень набухания, а отсюда и скорость обмена. Обмен ионов происходит не только на поверхности зерен ионита, но во всем объеме зерна. [c.48] В этом случае используются катионит в Н-форме. Однако известно, что водородные ионы сильно поглощаются различными сорбентами кроме того, водородные ионы образуют малодиссо-циирующие соединения с анионами слабых кислот, в частности с остатками ионообменных групп. Поэтому при работе с Н-фор-мой ионита водородные ионы конкурируют с металлами за места в ионообменных группах, что затрудняет ионный обмен. Часто удобнее применять катионит в натриевой форме (Na-форма). Для приготовления такой формы катионит продолжительное время промывают раствором хлорида натрия, после чего избыток его отмывают водой. В большинстве случаев реакции обмена обратимы. Поэтому катионит после работы легко регенерировать. Обычно поглощенные металлы вымывают раствором соляной кислоты, получая катионит в Н-форме. Na-форму получают промыванием Н-формы раствором хлорида натрия. [c.49] Чаще применяется динамический способ. В этом случае зерна ионообменника вносят в колонку, а затем, не перемешивая слоя зерен, пропускают анализируемый раствор. При динамическом способе требуется большее количество ионита, чем при статическом способе зерна, находящиеся в нижней части колонки, служат скорее для контроля случайного проскока раствора, чем для поглощения. Зато при динамическом способе достигается более высокая степень извлечения ионов из раствора, так как, проходя через слой ионита, раствор встречает каждый раз более свежие, еще не реагировавшие зерна ионита. [c.49] Вернуться к основной статье