Частицы адсорбента не должны разрушаться при заполнении колонки под большим давлением.
Плотная упаковка частиц адсорбента малого диаметра (5-10 мкм) в колонке позволяет получить высокоэффективное хроматографическое разделение компонентов смеси. Температура хроматографических колонок может поддерживаться с точностью +/-0,1 град.С в интервале, ограниченном температурой замерзания и кипения элюента. Чаще всего разделение проводят в интервале температур 20-50 град.С.
В качестве детекторов в жидкостной хроматографии обычно используют спектрофотометрический детектор с переменной (190-900 нм) или фиксированной (чаще при 254 нм) длиной волны, рефрактометрический или флуориметрический детекторы. Могут быть использованы и другие детекторы, например ионизационно - пламенный, электрохимические, масс - спектрометрический и т. д.
В качестве адсорбентов чаще всего применяют силикагель с гидроксилированной поверхностью и силикагель с привитыми к поверхности различными функциональными группами, реже используются окись алюминия и полимерные адсорбенты. На практике обычно применяют готовые колонки.
При работе с колонками, заполненными силикагелем, в качестве элюента используют углеводороды, иногда с добавлением небольшого количества спирта или других растворителей. В обращеннофазной хроматографии применяют колонки, заполненные силикагелем с привитыми гидрофобными группами, и в качестве элюента - водные растворы, содержащие низшие спирты или ацетонитрил. Во многих случаях не требуется дополнительная очистка растворителей, но иногда тщательная очистка растворителей необходима.
Для разделения органических соединений в виде солей, а также кислот и оснований применяют ион - парную хроматографию. В этом случае применяют адсорбенты с привитыми гидрофобными группами, а в элюент, обычно водно - спиртовой или водно - ацетонитрильный, добавляют ионные соединения, анион или катион которых содержит гидрофобную группу.
Для разделения органических катионов или анионов применяют ионнообменную жидкостную хроматографию. В этом случае разделение проводят на адсорбентах с сульфо- или карбоксильными группами и замещенными или незамещенными аминогруппами различной основности, а в качестве элюента - водные буферные растворы с соответствующими рН и ионной силой.
Для разделения веществ, способных образовывать комплексы с катионами металлов, в частности для разделения оптических изомеров аминокислот, используют лигандообменную хроматографию, в которой разделение основано на различии в способности анализируемых веществ образовывать координационные связи в координационной сфере присутствующего в системе комплексообразующего иона металла. В этом случае применяют адсорбенты, на поверхности которых имеются группы, способные образовывать комплексы с ионами металлов и разделяемым веществом.
Для характеристики и разделения высокомолекулярных соединений
3
(молекулярная масса выше 10 ) применяют эксклюзионную (ситовую)
хроматографию, которая обеспечивает разделение веществ в
соответствии с размерами их молекул. В качестве адсорбентов
используют гидроксилированные силикагели с различным диаметром пор
или аналогичные силикагели с привитыми диольными и другими
группами, а также различные гели.
Степень разделения веществ в колонке определяется расстоянием между максимумами двух соседних пиков и шириной хроматографической полосы. Расстояние между максимумами зависит от селективности адсорбента по отношению к разделяемым веществам, а ширина полосы - от эффективности колонки, которая определяется характером упаковки частиц адсорбента, вязкостью элюента, размыванием в соединительных узлах и детекторе. Высокоэффективная колонка способна разделять вещества и при малой селективности адсорбента.
Для определения содержания каждого компонента в смеси необходимо провести количественную оценку хроматограммы с использованием методов абсолютной калибровки или внутреннего стандарта (см. раздел "Газовая хроматография").
Если примеси близки по строению, то качественно их содержание можно оценить по соотношению пиков на хроматограмме. Однако если чувствительность детектора по отношению к примесям разная, то такую оценку делать нельзя.
Метод жидкостной хроматографии обеспечивает достоверные данные по содержанию интересующего компонента в смеси. Время выхода компонента из колонки при одних и тех же условиях разделения будет всегда постоянно и может служить характеристикой данного компонента (качественный анализ), а площадь пика - пропорциональна количеству данного компонента в пробе (количественный анализ).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ рН
Водородным показателем (рН) называется отрицательный десятичный логарифм активности ионов водорода.
рН = - lg а +.
Н
Измерение рН заключается в сравнении потенциала индикаторного электрода, погруженного в испытуемый раствор, с потенциалом того же электрода в стандартном буферном растворе с известным значением рН.
При калибровке рН-метров пользуются шкалой стандартных буферных растворов.
Таблица 1
┌───┬─────────────────────┬───────────────────────────────────┬────────┐
│ N │ │ рН раствора при температуре │ │
│п/п│ Наименование ├─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┤Буферная│
│ │ раствора │ 0 │ 10 │ 20 │ 25 │ 30 │ 40 │емкость │
│ │ │град.│град.│град.│град.│град.│град.│ │
│ │ │ С │ С │ С │ С │ С │ С │ │
├───┼─────────────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────────┤
│ 1 │Тетраоксалат калия,│1,67 │1,67 │1,68 │1,68 │1,69 │1,70 │0,070 │
│ │0,05 моль/л │ │ │ │ │ │ │ │
│ 2 │Гидротартрат калия,│ - │ - │ - │3,56 │3,55 │3,54 │0,027 │
│ │насыщенный при 25│ │ │ │ │ │ │ │
│ │град.С │ │ │ │ │ │ │ │
│ 3 │Гидрофталат калия,│4,01 │4,00 │4,00 │4,01 │4,01 │4,03 │0,016 │
│ │0,05 моль/л │ │ │ │ │ │ │ │
│ 4 │Однозамещенный фосфат│6,98 │6,92 │6,88 │6,86 │6,84 │6,84 │0,029 │
│ │калия + двузамещенный│ │ │ │ │ │ │ │
│ │фосфат натрия по│ │ │ │ │ │ │ │
│ │0,025 моль/л │ │ │ │ │ │ │ │
│ 5 │Бура, 0,01 моль/л │9,46 │9,33 │9,22 │9,18 │9,14 │9,07 │0,020 │
│ 6 │Гидроокись кальция,│ - │ - │ - │12,45│12,30│11,99│0,09 │
│ │насыщенный при 25│ │ │ │ │ │ │ │
│ │град.С │ │ │ │ │ │ │ │
└───┴─────────────────────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴────────┘
В табл. 1 приведены растворы веществ, применяемые в качестве стандартных буферных растворов для проверки рН-метров и зависимость их рН от температуры. Для приготовления таких растворов могут быть использованы фиксаналы по ГОСТ 8-135-74.
Примечания. 1. Буферной емкостью ("бета") называют выраженное в грамм - эквивалентах количество сильного основания (B), прибавление которого к 1 л буферного раствора вызывает возрастание величины рН этого раствора на единицу
┌ dB "ДЕЛЬТА"B ┐
│ "бета" = ----
= ------------│ .
└ dрН "ДЕЛЬТА"рН ┘
2. Дистиллированная вода, применяемая для приготовления буферных растворов, а также для приготовления контролируемых растворов, должна иметь рН 5,8-7,0. Дистиллированная вода должна быть освобождена от углекислого газа, для чего ее необходимо прокипятить перед употреблением. Если рН дистиллированной воды после кипячения не соответствует указанным пределам, то необходима дополнительная очистка, например с помощью ионообменных колонок.
Потенциометрический метод измерения рН. Потенциометрическое определение рН заключается в измерении ЭДС элемента, состоящего из двух электродов: индикаторного, потенциал которого зависит от активности ионов водорода, и электрода сравнения - стандартного электрода с известной величиной потенциала.
В качестве индикаторных электродов для измерения рН на практике применяют стеклянный и хингидронный электроды. В отдельных случаях в качестве индикаторного электрода можно использовать водородный электрод.
Для измерения рН применяют высокоомные потенциометры различных систем или рН-метры, шкала которых градуирована в милливольтах или непосредственно в единицах рН.
Подготовка рН-метра и электродной системы производится согласно инструкциям, прилагаемым к прибору.
Калибровка и проверка рН-метров проводится по стандартным буферным растворам, приведенным в табл. 1.
Различие между показанием прибора и номинальным значением рН буферного раствора не должно превышать 0,04 единицы рН.
Если рН контролируемого раствора отличается менее чем на единицу от рН стандартного буферного раствора, то достаточна проверка прибора по одному буферному раствору, величина рН которого лежит в том же диапазоне измерения, что и значения рН контролируемого раствора.
Если рН контролируемых растворов находятся в широких пределах, то проверку рН-метра следует производить по двум стандартным буферным растворам в соответствии с инструкцией.
При измерении рН контролируемых растворов отсчет величины рН по шкале прибора производят после того, как показания прибора примут установившееся значение. Время установления показаний определяется буферными свойствами и температурой раствора (обычно время установления показаний не превышает 2 мин).
Определение рН проводят при 25 +/-2 град.С, в противном случае необходимо сделать соответствующие поправки.
При измерении рН сильнокислых и сильнощелочных растворов при температурах, близких к 0 град.С, или при измерении рН растворов с очень малой буферной емкостью (например, дистиллированной воды) время установления показаний может достигать нескольких минут.
При измерении рН в неводных и смешанных растворителях, а также в некоторых коллоидных системах следует иметь в виду, что полученные значения рН являют условными.
Колориметрический метод измерения рН. Колориметрический метод определения рН основан на свойстве индикаторов изменять свою окраску в зависимости от активности ионов водорода в определенном интервале рН. Колориметрическое определение рН производят при помощи индикаторов (табл. 2) и стандартных буферных растворов.
Сначала определяют приблизительную величину рН испытуемого раствора с помощью универсального индикатора (см. "Индикаторы", применяемые при объемных определениях), для чего 2 мл испытуемого раствора смешивают в маленькой фарфоровой чашке с 5 каплями универсального индикатора и полученную окраску сравнивают с цветной шкалой.
После приближенного определения рН испытуемого раствора выбирают 5-6 буферных растворов, пригодных для данной области рН и отличающихся друг от друга на 0,2. В одну из пробирок наливают 10 мл испытуемого раствора, в другие - выбранные буферные растворы. Во все пробирки прибавляют по 2-3 капли раствора индикатора и сравнивают окраску испытуемого раствора с окрасками буферных растворов.
рН испытуемого раствора равен рН буферного раствора, окраска которого совпадает с окраской испытуемого раствора.
Индикатор следует выбирать таким образом, чтобы предполагаемая величина рН попала в центральную часть интервала перехода окраски индикатора. Концентрация индикатора в испытуемом и буферном растворах должна быть одинаковой.
Потенциометрический метод имеет преимущества по сравнению с колориметрическим, он более точен и имеет меньше ограничений, связанных с присутствием в растворе окислителей или восстановителей, с белковой или солевой ошибками. Потенциометрический метод в отличие от колориметрического может применяться для определения рН в окрашенных, мутных или гелеобразных растворах.
Приготовление исходных веществ и буферных растворов, представленных в табл. 1 и 2. Буферные растворы, приведенные в табл. 1, приготавливают из реактивов квалификации "Для рН-метрии" по ГОСТу 8.135-74.
Для приготовления буферных растворов, приведенных в табл. 1 и 2, могут использоваться также реактивы квалификации х.ч. и ч.д.а. В случае применения реактивов квалификации х.ч. и ч.д.а. поступают, как указано ниже.
Таблица 2
Область рН 1,2-2,2
┌────────────────────────────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┐
│ рН │ 1,2 │ 1,4 │ 1,6 │ 1,8 │ 2,0 │ 2,2 │
├────────────────────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│Раствор KCl (0,2 моль/л), мл│ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │
│ │ │ │ │ │ │ │
│Раствор HCl (0,2 моль/л), мл│64,50│41,50│26,30│16,60│10,60│6,70 │
├────────────────────────────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┤
│Вода До 200 мл │
└────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Область рН 2,2-3,8
┌──────────────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬────┬────┬────┐
│ рН │ 2,2 │ 2,4 │ 2,6 │ 2,8 │ 3,0 │ 3,2 │3,4 │ 3,6│ 3,8│
├──────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┼────┤
│Раствор гидро-│ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │50 │ 50 │ 50 │
│фталата калия │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│(0,2 моль/л), │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│мл │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│Раствор HCl │46,70│39,60│32,95│26,42│20,32│14,70│9,90│5,97│2,62│
│(0,2 моль/л), │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│мл │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
├──────────────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴────┴────┴────┤
│Вода До 200 мл │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Область рН 4,0-6,2
┌───────────────────┬────┬────┬────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┐
│ рН │ 4,0│ 4,2│ 4,4│ 4,6 │ 4,8 │5,0 │ 5,2 │ 5,4 │
├───────────────────┼────┼────┼────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│Раствор гидрофтала-│ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │
│та калия │ │ │ │ │ │ │ │ │
│(0,2 моль/л), мл │ │ │ │ │ │ │ │ │
│Раствор NaOH │0,40│3,70│7,50│12,15│17,70│23,85│29,95│35,45│
│(0,2 моль/л), мл │ │ │ │ │ │ │ │ │
├───────────────────┴────┴────┴────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┤
│Вода До 200 мл │
└────────────────────────────────────────────────────────────────┘
┌───────────────────────┬────────┬─────────┬──────────┬──────────┐
│ рН │ 5,6 │ 5,8 │ 6,0 │ 6,2 │
├───────────────────────┼────────┼─────────┼──────────┼──────────┤
│Раствор гидрофталата │ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │
│калия (0,2 моль/л), мл │ │ │ │ │
│Раствор NaOH │ 39,85 │ 43,0 │ 45,45 │ 47,00 │
│(0,2 моль/л), мл │ │ │ │ │
├───────────────────────┴────────┴─────────┴──────────┴──────────┤
│Вода До 200 мл │
└────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Область рН 5,8-8,0
┌────────────────────┬────┬────┬────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┐
│ рН │5,8 │6,0 │6,2 │ 6,4 │ 6,6 │6,8 │ 7,0 │ 7,2 │
├────────────────────┼────┼────┼────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│Раствор однозамещен-│ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │
│ного фосфата калия │ │ │ │ │ │ │ │ │
│(0,2 моль/л), мл │ │ │ │ │ │ │ │ │
│Раствор NaOH │3,72│5,70│8,60│12,60│17,80│23,65│29,63│35,00│
│(0,2 моль/л), мл │ │ │ │ │ │ │ │ │
├────────────────────┴────┴────┴────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┤
│Вода До 200 мл │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
┌───────────────────────┬────────┬─────────┬──────────┬──────────┐
│ рН │ 7,4 │ 7,6 │ 7,8 │ 8,0 │
├───────────────────────┼────────┼─────────┼──────────┼──────────┤
│Раствор однозамещенного│ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │
│фосфата калия │ │ │ │ │
│(0,2 моль/л), мл │ │ │ │ │
│Раствор NaOH │ 39,50 │ 42,80 │ 45,20 │ 46,80 │
│(0,2 моль/л), мл │ │ │ │ │
├───────────────────────┴────────┴─────────┴──────────┴──────────┤
│Вода До 200 мл │
└────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Область рН 7,8-10,0
┌─────────────────────┬────┬────┬────┬────┬─────┬─────┬─────┬─────┐
│ рН │7,8 │8,0 │8,2 │ 8,4│ 8,6 │ 8,8 │ 9,0 │ 9,2 │
├─────────────────────┼────┼────┼────┼────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│Раствор борной кисло-│ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │
│ты (0,2 моль/л), мл │ │ │ │ │ │ │ │ │
│Раствор NaOH │2,61│3,97│5,90│8,50│12,00│16,30│21,30│26,70│
│(0,2 моль/л), мл │ │ │ │ │ │ │ │ │
├─────────────────────┴────┴────┴────┴────┴─────┴─────┴─────┴─────┤
│Вода До 200 мл │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
┌───────────────────────┬────────┬─────────┬──────────┬──────────┐
│ рН │ 9,4 │ 9,6 │ 9,8 │ 10,00 │
├───────────────────────┼────────┼─────────┼──────────┼──────────┤
│Раствор борной кислоты│ 50 │ 50 │ 50 │ 50 │
│(0,2 моль/л), мл │ │ │ │ │
│Раствор NaOH │ │ │ │ │
│(0,2 моль/л), мл │ 32,00 │ 36,85 │ 40,80 │ 43,90 │
├───────────────────────┴────────┴─────────┴──────────┴──────────┤
│Вода До 200 мл │
└────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Область рН 10,0-11,4
┌──────────────┬──────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬──────┬─────┐
│ рН │ 10,0 │10,2 │10,4 │10,6 │10,8 │11,0 │ 11,2 │11,4 │
├──────────────┼──────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼──────┼─────┤
│Раствор буры │119,2 │112,4│108,0│104,6│102,4│100,4│ 98,8 │97,4 │
│(0,05 моль/л),│ │ │ │ │ │ │ │ │
│мл │ │ │ │ │ │ │ │ │
│Раствор NaOH │40,40 │43,80│46,00│47,70│48,80│49,80│50,60 │51,30│
│(0,2 моль/л), │ │ │ │ │ │ │ │ │
│мл │ │ │ │ │ │ │ │ │
├──────────────┴──────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴──────┴─────┤
│Вода До 200 мл │
└────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Примечание. Приведенные в табл. 2 значения рН воспроизводимы с точностью рН до +/- 0,05 при 25 град. С.
1. Раствор тетраоксалата калия КН3(С204)2 х 2Н2О (0,05 моль/л). Тетраоксалат калия (х.ч., ч.д.а.) дважды перекристаллизовывают из воды и сушат на воздухе при температуре не выше 50 град.С в течение суток. 12,709 г перекристаллизованного тетраоксалата калия растворяют в воде и доводят объем раствора водой до 1 л.
|
Скачать 1.83 Mb.