Laborant.su

Коэффициент разделения определяемого компонента X
69

н мешающего компонента Y:
S_ QY/QX Q°y/Q°x '
3. Коэффициент концентрирования — отношение абсо¬лютных количеств мнкрокомпонента X н макрокомпонента Y в концентрате н в исходной пробе:
к_ Qx/Qy Q°x/Q°y '
Прнн цнпнально разделение нлн относительное концентри-рование возможно, если отношение между концентрациями определяемого компонента (мнкрокомпонента) в каждой фазе значительно отличается от такого же отношения для мешаю¬щих компонентов (макрокомпонентов). Различиями в коэффи¬циентах распределения компонентов определяется условие, когда в одной фазе находится определяемое вещество нлн мнкрокомпонент, а в другой — мешающие прнмесн нлн макро¬компоненты. После разделения фаз в той нз ннх, в которой присутствует определяемый компонент, определяют его содер¬жание выбранным методом. Выбор же метода разделения нлн концентрирования определяется используемым методом определения, составом н размером пробы, содержанием опре¬деляемых элементов, допустимой продолжительностью н точ¬ностью анализа н другими факторами.
Наиболее общая классификация методов разделения н концентрирования основана на физической природе фаз, между которыми распределяются компоненты системы (табл. 4.1). Различают разделение в двухфазных системах
Метод
Таблица 4.1. Классификация методов разделения и концентрирования по агрегатному состоянию фаз
Фаза 2

Жидкость
Газ
Дистилляция   (перегонка), отгонка,
газожидкостная хроматография
Твердое тело    Сублимация (возгонка), газоадсорб-
ционная хроматография
Жидкость      Жидкость    Жидкостная экстракция, экстракцион-
ная хроматография, бумажная хрома-тография, гель-проникающая хромато-графия
Твердое тело Осаждение, электроосаждение, цемен¬тация, ионный обмен, сорбция, жид-костно-адсорбционная хроматография, тонкослойная хроматография, крис¬таллизация (например, две жндкне несмешнвающнеся фазы прн жидкост-ной экстракции нлн газовая и твердая фаза в газоадсорб-цнонной хроматографии) и разделение однофазных систем с образованием в ходе разделения второй фазы (жидкой прн конденсации газообразной смесн н, наоборот, газообраз¬ной прн нспареннн жидкой смесн). В некоторых случаях разделение может осуществляться непосредственно в одно¬фазной   (гомогенной)  системе  (например, электрофорез).
В основу классификации можно положить не только число и агрегатное состояние фаз, но и другой принцип — степень превращения разделяемых веществ. Химическим превраще¬нием веществ сопровождаются методы, связанные с осажде¬нием, нонным обменом, выделением газа. Прн электролизе происходит электрохимическое изменение вещества. Группу методов разделения без превращения вещества представляют хроматография, дистилляция, кристаллизация, зонная плав¬ка, молекулярная седиментация н др. Методы разделения н концентрирования могут быть разделены н по числу (крат¬ности) распределений между фазами — однократные н мно¬гократные.
В данной главе будут рассмотрены подробно только неко¬торые, наиболее часто использующиеся н интересные в анали¬тическом аспекте методы разделения н концентрирования.
Осаждение — метод разделения, основанный на избира¬тельном распределении компонентов анализируемой смесн между жидкой н твердой фазами, которое сопровождается выделением нз раствора одного нлн нескольких компонентов в виде малорастворнмого соединения (осадка). Процесс образования осадка можно представить в виде схемы
А+ + В- ъ=±. АВ(ж) ч=±- АВ(тв) (4.7) н описать количественно величиной
ПР = аАав=[А][В]7А7в- (4-8)
называемой произведением растворимости.
Сущность метода осаждения состоит, таким образом, в том, что для эффективного разделения (нлн концентрирова¬ния) используют различия в растворимости соединений опре¬деляемого и мешающего элементов (преимущественно в водной среде). Возможность и оптимальные условия разде¬ления определяются главным образом величинами произве¬дения растворимости соответствующих соединений (подроб¬нее см. гл. 2, 11).
Для количественного разделения металлов используют различные осаднтелн. К наиболее применяемым относят гндрокснд- и сульфид-ноны. Среди других неорганических осаднтелен находят применение хлорид-ноны, отличающиеся специфическим действием по отношению к нонам серебра,
71

и сульфат-ионы, используемые для осаждения бария, строн¬ция и свинца. Селективность других анионов в качестве осадителей невелика. Наряду с неорганическими применяют и органические осадители, которые, как и органические реагенты в целом, обладают высокой селективностью (напри¬мер, диметилглиоксим, образующий малорастворимые соеди¬нения лишь с несколькими ионами металлов).
Реакции осаждения с использованием групповых реаген¬тов лежат в основе систематического качественного анализа (см. гл. 6—10). Так, катионы обычно разделяют на несколько групп при помощи ионов хлора, сульфида и карбоната, а схема систематического хода анализа анионов основывается на их осаждении под действием различных катионов (в основном это Ва2+ и Ag+).
Задачу отделения и концентрирования микрограммовых количеств микрокомпонентов от макрокомпонентов, как правило, не удается решить простым осаждением. Поэтому в подобных случаях прибегают к осаждению на коллекторе или соосаждению, основанному на том, что отделяемые ионы выделяются в осадок с развитой поверхностью, который и называется коллектором. Для этого в раствор добавляют небольшие количества какого-либо постороннего иона (не¬сколько миллиграммов), также образующего осадок с данным реагентом. Таким образом можно сконцентрировать, напри¬мер, ионы никеля, используя в качестве коллектора гидроксид магния, или удалить несколько микрограммов Zn и Pb из большого объема раствора, в который вносят медь, путем осаждения сульфид-ионами. Кроме малорастворимых гидр-оксидов и сульфидов коллекторами могут служить галогениды, карбонаты, фосфаты. Но особенно удобно проводить соосаж-дение ионов металлов на органических коллекторах (напри¬мер, 8-гидроксихинолинат цинка при соосаждении магния), легко затем удаляющихся сожжением.
Действие коллектора может быть связано с соосаждением за счет адсорбции или образования смешанных кристаллов, а также с простым механическим захватом осадка микроком¬понента (окклюзия) (подробнее см. гл. 2.11).
По простоте, аппаратурному оформлению и степени абсо-лютного концентрирования осаждение является одним из лучших методов концентрирования. Однако вследствие боль¬шой длительности и трудоемкости этот метод уступает, на¬пример, такому методу, как экстракция.
Экстракция — метод разделения, основанный на избира¬тельном извлечении одного или нескольких компонентов ана¬лизируемой смеси при помощи органических растворителей (экстрагент