Методы маскировки разделения концентрирования реферат

Обновлено: 30.06.2024

МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ И КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ.
Введение
Значение методов разделения и концентрирования, область их при-
менения. Преимущества и недостатки.
Классификация методов разделения и концентрирования по призна-
ку гомогенности или гетерогенности системы, по природе процесса раз-
деления, по наличию и характеру фазовых переходов.
Коэффициенты и константы в методах разделения иконцентрирования.
1. Методы разделения, основанные на образовании выделяе-
мым веществом новой фазы
Осаждение. Электроосаждение: а) Электроосаждение с внешним
источником тока; б) Другие разновидности метода электроосаждения.
Отгонка: а) Отгонка из раствора; б) Высокотемпературная отгонка
при взаимодействии с газообразным реагентом.
Дистилляционные методы.
2. Методы разделения и концентрирования,основанные на од-
нократном равновесном распределении веществ между фазами
Экстракция. Терминология экстракции, количественные характери-
стики, приложение основных законов химии и экстракционным процессам. 57
Классификация экстракционных процессов и систем: по способу
перемещения фаз; по агрегатному состоянию системы в процессе экс-
тракции и агрегатному состоянию концентрата; по состояниюраспреде-
ляющегося вещества в водной и органической фазах; по механизму про-
цесса распределения; по природе находящегося в органической фазе со-
единения; по причине расслаивания.
Химия экстракции. Экстракция соединений ковалентного характера.
Примеры соединений. Химизм их экстракции. Роль размеров молекул и
растворимости в органической фазе. Повышение избирательность экс-
тракции(использование инертных растворителей). Экстракция коорди-
национно-сольватированных солей. Общая характеристика соединений
этого типа (нейтральные комплексы со смешанной сферой, общие зако-
номерности и образования химической связи атомом экстрагента с ато-
мом экстрагируемого металла). Донорно-акцепторное взаимодействие.
Роль природы растворителя. Роль воды. Использование высаливателей.Типичные примеры экстракции координационно-сольватированных со-
единений.
Хелатообразующие реагенты. Хелатообразующие экстракционные
реагенты. Общие требования к реагентам, образующим экстрагируемые
комплексы. Основы теории действия органических хелатообразующих
реагентов, природа донорных атомов и характерные атомные группировки,
гипотеза аналогий. Кислотно-основные свойства реагентов. Хелаты и ихсвойства. Условия образования хелатов, природа донорных атомов, размер
и число циклов, кислотно-основные свойства реагентов. Образование хела-
тов и свойства ионов металлов, деление металлов на подгруппы в зависи-
мости от устойчивости комплексов металлов. Факторы, влияющие на экс-
тракцию хелатов: роль рH, концентрации и кислотно-основных свойств
реагентов. Координационно-насыщенные иненасыщенные хелаты, влия-
ние растворителя на экстракцию, синергетические эффекты. Раствори-
мость реагента в органическом растворителе и экстрагируемость образуе-
мых им хелатов. Влияние побочных процессов в водной фазе на экстрак-
цию хелатов. Количественное описание экстракции хелатов, влияние кон-
станты диссоциации и распределения реагентов, а также констант распре-
деления иустойчивости хелата на извлечение металла.
Экстракция координационно-несольватированных солей. Механизм
экстракции. Значение размеров ионов и их зарядов. Нарушение структу-
ры воды. Диссоциация и ассоциация солей в органической и водной фа-
зах. Элементы теории ионной ассоциации. Роль природы растворителя.
Примеры экстракции координационно-несольватированных солей. Соли
тетрафенилфосфония итетрафениларсония. Примеры использования.
Экстракция кислот кислородосодержащими экстрагентами. Механизм58
экстракции сильных кислот. Гидратация и сольватация протона, роль
воды при экстракции. Гидратно-сольватный механизм.
Роль аниона, его размера и заряда. Значение природы растворителя.
Различия в экстракции простых и комплексных кислот. Условия об-.

Чтобы читать весь документ, зарегистрируйся.

Связанные рефераты

Экстракция как метод разделения я концентрирован

. Тема: Экстракция как метод разделения я концентрирования.

7 Стр. 122 Просмотры

аналитическая химия

. Лекция XXXIII Вольтамперометрические методы Вольтамперометрические методы.

Аналитическая химия

. Вопрос №1 Аналитическая химия – это наука о методах определения.

Аналитическая химия

7 Стр. 19 Просмотры

Аналитическая химия

. Общие теоретические основы аналитической химии Требования, предъявляемые к.

Разделение – это операция, позволяющая отделить компоненты пробы друг от друга.

Его используют, если одни компоненты пробы мешают определению или обнаружению других, т. е. когда метод анализа недостаточно селективен и надо избежать наложения аналитических сигналов. При этом обычно концентрации разделяемых веществ близки.

Концентрирование – это операция, позволяющая увеличить концентрацию микрокомпонента относительно основных компонентов пробы (матрицы).

Его используют, если концентрация микрокомпонента меньше предела обнаружения С_min, т. е. когда метод анализа недостаточно чувствителен. При этом концентрации компонентов сильно различаются. Часто концентрирование совмещается с разделением.

1. Абсолютное: микрокомпонент переводят из большого объёма или большой массы пробы (V_пр или m_пр) в меньший объём или меньшую массу концентрата (V_конц или m_конц). В результате концентрация микрокомпонента увеличивается в n раз:

где n – степень концентрирования.

Чем меньше объём концентрата, тем больше степень концентрирования. Например, 50 мг катионита поглотили германий из 20 л водопроводной воды, затем германий десорбировали 5 мл кислоты. Следовательно, степень концентрирования германия составила:

2. Относительное (обогащение): микрокомпонент отделяется от макрокомпонента так, что отношение их концентраций увеличивается. Например, в исходной пробе отношение концентраций микро- и макрокомпонентов составляло 1 : 1000, а после обогащения – 1 : 10. Обычно это достигается путём частичного удаления матрицы.

Разделение и концентрирование имеют много общего, для этих целей используются одни и те же методы. Они очень разнообразны. Далее будут рассмотрены методы разделения и концентрирования, имеющие наибольшее значение в аналитической химии.

Классификация методов разделения и концентрирования

Существует множество классификаций методов разделения и концентрирования, основанных на разных признаках. Рассмотрим важнейшие из них.

1. Классификация по природе процесса дана на рис.62.

Рис. 62.Классификация методов разделения по природе процесса

Химические методы разделения и концентрирования основаны на протекании химической реакции, которая сопровождается осаждением продукта, выделением газа. Например, в органическом анализе основным методом концентрирования является отгонка: при термическом разложении матрица отгоняется в виде СО₂, Н₂О, N₂, а в оставшейся золе можно определять металлы.

Физико-химические методы разделения и концентрирования чаще всего основаны на избирательном распределении вещества между двумя фазами. Например, в нефтехимической промышленности наибольшее значение имеет хроматография.

Физические методы разделения и концентрирования чаще всего основаны на изменении агрегатного состояния вещества.

2. Классификация по физической природе двух фаз. Распределение вещества может осуществляться между фазами, которые находятся в одинаковом или разном агрегатном состоянии: газообразном (Г), жидком (Ж), твёрдом (Т). В соответствии с этим различают следующие методы (рис.63).

Рис. 63. Классификация методов разделения по природе фаз

В аналитической химии наибольшее значение нашли методы разделения и концентрирования, которые основаны на распределении вещества между жидкой и твёрдой фазой.

3. Классификация по количеству элементарных актов (ступеней).

§ Одноступенчатые методы – основаны на однократном распределении вещества между двумя фазами. Разделение проходит в статических условиях.

§ Многоступенчатые методы – основаны на многократном распределении вещества между двумя фазами. Различают две группы многоступенчатых методов:

– с повторением процесса однократного распределения (например, повторная экстракция). Разделение проходит в статических условиях;

– методы, основанные на движении одной фазы относительно другой (например, хроматография). Разделение проходит в динамических условиях

3. Классификация по виду равновесия (рис.64).

Рис. 64. Классификация методов разделения по виду равновесия

Термодинамические методы разделения основаны на различии в поведении веществ в равновесном состоянии. Они имеют наибольшее значение в аналитической химии.

Кинетические методы разделения основаны на различии в поведении веществ во время процесса, ведущего к равновесному состоянию. Например, в биохимических исследованиях наибольшее значение имеет электрофорез. Остальные кинетические методы используются для разделения частиц коллоидных растворов и растворов высокомолекулярных соединений. В аналитической химии эти методы применяются реже.

Хроматографические методы основаны и на термодинамическом, и на кинетическом равновесии. Они имеют огромное значение в аналитической химии, поскольку позволяют провести разделение и одновременно качественный и количественный анализ многокомпонентных смесей.

Экстракция как метод разделения и концентрирования

Экстракция – это метод разделения и концентрирования, основанный на распределении вещества между двумя несмешивающимися жидкими фазами (чаще всего – водной и органической).

С целью экстракционного разделения создают такие условия, чтобы один компонент полностью перешёл в органическую фазу, а другой – остался в водной. Затем делят фазы с помощью делительной воронки.

С целью абсолютного концентрирования вещество переводят из большего объёма водного раствора в меньший объём органической фазы, в результате чего концентрация вещества в органическом экстракте увеличивается.

С целью относительного концентрирования создают такие условия, чтобы микрокомпонент перешёл в органическую фазу, а бóльшая часть макрокомпонента осталась бы в водной. В результате в органическом экстракте отношение концентраций микро- и макрокомпонента увеличивается в пользу микрокомпонента.

§ простота выполнения (нужна только делительная воронка);

§ быстрота (3–5 мин);

§ экстракция очень хорошо сочетается с методами последующего определения, в результате чего возник ряд важных гибридных методов (экстракционно-фотометрический, экстракционно-спект-ральный и др.).

Соосаждение как метод разделения и концентрирования

Соосаждение – это захват микрокомпонента осадком-коллектором во время его образования, причём микрокомпонент переходит в осадок из ненасыщенного раствора (ПС 1, то ион В обладает бóльшим сродством к иониту; если К

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

6. Методы разделения, выделения и концентрирования в аналитической химии

Разделение – это отделение друг от друга сопоставимых количеств компонентов. К химическим методам разделения относятся главным образом процессы осаждения и растворения, комплексообразования (маскирование), окислительно-восстановительные процессы, реакции полимеризации. К физико-химическим методам разделения относятся дистилляция (сублимация), экстракция (и вообще процессы распределения между двумя фазами, включая хроматографию), ионный обмен, электролиз и электрофорез.

Комбинации фаз, используемые при разделении: тв. – ж., тв. – газ, ж. – ж., ж. – газ.

Концентрирование – это изменение соотношения содержаний компонентов в матрице; представляет собой разделение резко различающегося по концентрации компонента. Применение методов разделения и концентрирования позволяет повысить чувствительность, селективность определения, расширить возможность выбора методов анализа, обеспечить представительность пробы.

Количественные характеристики разделения (полнота извлечения, степень разделения компонентов друг от друга):

1. Коэффициент распределения: D_A = C_A1 / C_A2, где С_А1 и С_А2 – концентрация компонента А в фазах 1 и 2 соответственно;

2. Степень извлечения: R = (Q_A / Q_A0) * 100%, где Q_A – количество извлечённого компонента А, Q_A0 – общее количество компонента А; для хорошего метода выделения R ≈ 1 (100%).

3. Коэффициент разделения: К_А/В = D_A / D_B, где D_A и D_B – коэффициенты распределения соответствующих компонентов А и В между двумя фазами;

Классификация методов разделения и концентрирования:

1. По типу процесса (химическое, физическое, физико-химическое);

2. По природе фаз (тв. – ж., тв. – газ, ж. – ж., ж. – газ);

3. По технике выполнения (одноступенчатое, многоступенчатое); 4. Требующие реагентов и безреагентные методы;

5. Индивидуальные и групповые методы.

Чаще всего используют 3 метода: осаждение, экстракция, хроматография.

Дистилляционные методы: основаны на разделении компонентов между жидкой и газообразной либо твёрдой и газообразной фазами.

Разновидности: однократная дистилляция (простая отгонка) или многоступенчатая дистилляция (ректификация). Коэффициент распределения D = (x*(1-y)) / (y*(1-x)), где x – мольная доля компонента в жидкости, y – мольная доля компонента в газе.

Примеры: Os à OsO₄↑, Ru à RuO₄↑, Si à SiF₄↑, Sb à SbCl₃↑, Cr à CrO₂Cl₂↑, Ge à GeCl₄↑ … Транспортные реакции:

Si (тв.) + SiBr 4(г)  1300  C  2SiBr 2(г)  850  C  Si (тв.) + SiBr 4(г)

Ni + 4CO  45   50  C  Ni(CO) 4(ж)  180    200  C  Ni + 4CO

2Ge (тв.) + 2J 2(г)  600  C  2GeJ 2(г)  350    400  C  Ge (тв.) + GeJ 4(г)

Экстракция – один из наиболее широко распространённых методов разделения и концентрирования, основанный на различной растворимости веществ в растворителях, не смешивающихся между собой. Солеобразные вещества могут переходить в органический растворитель в форме ионных ассоциатов или внутрикомплексных соединений. В настоящее время для экстракционных разделений можно использовать разнообразные комбинации органических растворителей.

1). Соли лития ввиду малого размера иона Li + (и соответственно его высокой поляризующей способности) хорошо растворимы в спиртах; с помощью экстракции изоамиловым спиртом они легко отделяются от солей других щелочных металлов;

2). Широкое распространение в экстракции нашёл метилизобутилкетон (МИБК), с помощью которого можно экстрагировать почти все тяжёлые металлы. МИБК образует незаряженные гидрофобные комплексы (например, [FeCl₃(МИБК)₃]), которые плохо растворимы в воде. Экстрагирующая способность МИБК зависит от рН раствора и наличия комплексообразователей. Для большинства металлов наибольшее извлечение (>99.8%) достигается в среде 5-7 М HCl. При более высоких концентрациях кислоты экстракция ухудшается вследствие частичного смешения фаз.

В основе ионного обмена лежит равновесие распределения ионогенных частиц между жидкой (раствор) и твёрдой (матрица) фазами. Ионообменники представляют собой соли (кислоты, основания), образованные подвижными (низкомолекулярными) и неподвижными (полимерными) ионами:

- Катионообменник: nK + [A - ]_n (анион – полимер); - Анионообменник: [K + ]_nnA - (катион – полимер).

Принцип действия ионообменников: при соприкосновении ионообменника с раствором электролита происходит вытеснение подвижных ионов из фазы ионообменника в фазу раствора, а вместо них в фазу ионообменника переходят ионы электролита, имеющие тот же знак, что и вытесняемые.

Величина полной обменной ёмкости показывает, сколько молей эквивалентов иона может обменять 1 кг ионообменника (для органических ионообменников она составляет обычно 1-10 моль/кг). Для аналитических целей используют 50-60% полной ёмкости.

Электролитическое разделение металлов возможно в том случае, если они имеют различающиеся потенциалы выделения. Причиной такого различия может быть как различная величина стандартных потенциалов (Е 0 ), так и перенапряжение (зависящее от материала электрода). Дополнительные возможности для разделения даёт варьирование рН раствора или добавление комплексообразователей.

Под электрофорезом понимают разделение заряженных частиц, присутствующих в растворе, благодаря их различной подвижности в электрическом поле.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

6. Методы разделения, выделения и концентрирования в аналитической химии

Комбинации фаз, используемые при разделении: тв. – ж., тв. – газ, ж. – ж., ж. – газ.

Классификация методов разделения и концентрирования:

1. По типу процесса (химическое, физическое, физико-химическое);

2. По природе фаз (тв. – ж., тв. – газ, ж. – ж., ж. – газ);

3. По технике выполнения (одноступенчатое, многоступенчатое); 4. Требующие реагентов и безреагентные методы;

5. Индивидуальные и групповые методы.

Чаще всего используют 3 метода: осаждение, экстракция, хроматография.

Примеры: Os à OsO₄↑, Ru à RuO₄↑, Si à SiF₄↑, Sb à SbCl₃↑, Cr à CrO₂Cl₂↑, Ge à GeCl₄↑ … Транспортные реакции:

Si (тв.) + SiBr 4(г)  1300  C  2SiBr 2(г)  850  C  Si (тв.) + SiBr 4(г)

Ni + 4CO  45   50  C  Ni(CO) 4(ж)  180    200  C  Ni + 4CO

2Ge (тв.) + 2J 2(г)  600  C  2GeJ 2(г)  350    400  C  Ge (тв.) + GeJ 4(г)

- Катионообменник: nK + [A - ]_n (анион – полимер); - Анионообменник: [K + ]_nnA - (катион – полимер).

Читайте также: