ТЕМА: Хроматографічні методи аналізу. Йоннообмінна хроматографія. Визначення Купруму та Цинку при їх сумісній присутності. Розділення суміші амінокислот на йонообмінних смолах

АКТУАЛЬНІСТЬ:Йонообмінна хроматографія характеризується високою чутливістю, селективністю, експресністю, об’єктивністю і простотою апаратурного оформлення. Все це зумовлює використання даного методу в аналітичній та фармацевтичній практиці.

НАВЧАЛЬНІ ЦІЛІ: Сформувати теоретичні та практичні знання по визначенню концентрації та ідентифікації речовин за допомогою методу йонообмінної хроматографії, вміння застосовувати його в кількісному аналізі.

ЗНАТИ: -техніку виконання операцій в методі йонообмінної хроматографії;

-розрахунки процентного вмісту досліджуваної речовини за

результатами аналізу;

-загальну характеристику хроматографічних методів аналізу;

-правила кислотно-основного титрування;

-теоретичні основи хроматографії;

-величину R_f та методи її розрахунку;

-будову і властивості катіонітів та аніонітів;

-основні принципи опису гетерогенних систем;

-приклади визначень хроматографічним методом.

ВМІТИ:-проводити і обгрунтовувати вибір речовин для конкретного випадку

хроматографічного визначення;

-розраховувати значення концентрації речовин за допомогою

методу йонообмінної хроматографії;

-кількісно визначати речовини, які застосовуються у фармації,

методом йонообмінної хроматографії;

-визначати чистоту і тотожність лікарських препаратів;

-розв’язувати задачі на визначення вмісту речовин в розчинах

за допомогою хроматографічних методів;

-вибирати йонообмінник, виходячи з властивостей

досліджуваних речовин;

-попередньо готувати йоніт і заповняти ним колонку;

-регенерувати катіоніти та аніоніти;

-робити висновки з результатів аналізу і оформляти їх у

вигляді протоколу.

САМОСТІЙНА ПОЗААУДИТОРНА РОБОТА

1.Суть методу йонообмінної хроматографії, його переваги і недоліки. Відповідь обґрунтуйте та запишіть.

2.Класифікація катіонітів та аніонітів.

3.Вимоги до йонітів, що використовуються в методі паперової хроматографії. Відповідь обґрунтуйте та запишіть.

4.Що таке сорбційна ємність?

5.Для яких цілей застосовують хроматографічні методи аналізу?

6.Основні характеристики йонообмінної хроматографії. Відповідь обґрунтуйте та запишіть.

7.Наважку натрію хлориду масою 0,2015 г розчинили у воді та отриманий розчин пропустили крізь катіоніт у Н-формі. Елюат відтитрували 20,35 см³ 0,1083М розчину натрію гідроксиду. Визначити масову частку натрію хлориду у наважці.

8.Суть газової та газорідинної хроматографії.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1.Використання йонообмінної хроматографії в кількісному аналізі. Відповідь обґрунтуйте та запишіть.

2.Теоретичні основи хроматографічного методу аналізу.

3.Суть визначення солей за методом йонного обміну. Відповідь обґрунтуйте та запишіть.

4.Операції в кількісному аналізі за допомогою методу йонообмінної хроматографії.

5.Використання йонообмінної хроматографії в аналізі фармацевтичних препаратів. Відповідь обґрунтуйте та запишіть.

6.Методика проведення хроматографічних визначень.

7.Наважку калію нітрату масою 0,5525 г розчинили у воді та отриманий розчин пропустили крізь аніоніт у ОН-формі. Елюат відтитрували 23,15 см³ 0,1025М розчину хлоридної кислоти. Визначити масову частку калію нітрату у наважці.

8.Детектори, які використовуються у хроматографічних методах.

САМОСТІЙНА АУДИТОРНА РОБОТА

1.Ознайомитись з методом йонообмінної хроматографії за допомогою дослідів, описаних в даних методичних вказівках.

2.Кількісне визначення речовин за допомогою йонообмінної хроматографії.

3.Виконати лабораторні роботи, вказані в цих методичних матеріалах.

4.Оформити та захистити протокол.

5.Відповідати на запитання, запропоновані викладачем, з використанням записів на дошці.

6.Розв'язувати розрахункові задач, запропоновані викладачем.

Теоретична частина

Йонообмінна хроматографія грунтується на оборотності хемосорбції йонів досліджуваного розчину йоногенними групами сорбенту. Процес обміну йонів у системі сорбент - розчинник відбувається в стехіометричних співвідношеннях.

Сорбенти, здатні до йонообмінної адсорбції, називають йонітами.Залежно від характеру йоногенних груп їх поділяють на катіоніти та аніоніти. Існують йоніти, що володіють амфотерними властивостями. Йонообмінники – це органічні високомолекулярні сполуки, які набрякають у водних розчинах електролітів або в полярних розчинниках, що містять йоногенні групи.

Катіоніти — нерозчинні високомолекулярні сполуки , що містять у своєму складі кислотні групи різної сили. За ступенем йонізації йоногенних груп їх поділяють на сильнокислотні - КУ-2, СДВ-3 (до їх складу входять переважно залишки сульфатної та ортофосфатної кислот) та слабкокислотні - КБ-4, КБ-4П-2, що містять карбоксильні, сульфгідрильні та інші малодисоційовані кислотні групи.

Аніоніти - також нерозчинні ВМС, до складу яких входять основні групи. За ступенем кислотності аніоніти поділяють на сильноосновні - АВ-16, АВ-17 (йоногенні групи - амонієві основи) і слабкоосновні - АН-2Ф, ТМ (йоногенні групи — аміногрупи та залишки інших слабких органічних основ).

Від ступеня дисоціації йоногенних груп залежить ступінь кислотності або основності йоніту. У відповідності з цим розрізняють такі групи йонітів:

· сильнокислотні катіоніти, що містять сильнодисоційовані кислотні групи (сульфурнокислотні, фосфорнокислотні);

· слабкокислотні катіоніти, що містять слабодисоційовані кислотні групи (карбоксильні, фенольні);

· високоосновні аніоніти, що містять четвертинні амонійні або піридинові угруповування;

· низькоосновні аніоніти, що містять первинні, вторинні, третинні аміногрупи.

Якість йонообмінних смол характеризується їх сорбційною ємністю і хімічною стійкістю. Активність сорбенту (ємність) умовно характеризується кількістю електроліту, що поглинається одиницею маси або об’єму сорбенту.

У водних розчинах йоніти поглинають значну кількість води (до 50 %) і набрякають. Це призводить до гідратації йоногенних груп та їх йонізації. Процес йонного обміну можна представити наступними рівняннями:

· катіонообмінний процес: RH + KtAn ↔ RKt + HAn;

· аніонообмінний процес: RОH + KtAn ↔ RAn + KtOH.

Катіоніти в Н-формі й аніоніти в ОН-формі можуть відповідно обмінюватися тільки йонами Гідрогену чи гідроксид-йонами. У сольвих формах йонітів катіони Гідрогену заміщені на катіони металу чи органічної основи, а гідроксид-йони – на аніони кислот. Для хроматографування використовують як сольві йоніти, так і в Н- або ОН-формах.

Оскільки йонний обмін – процес оборотний, то це дає можливість здійснювати регенерацію йонітів. Катіоніти регенерують кип’ятінням у розчинах сильних кислот, аніоніти – відповідно в розчинах лугів.

Здатність йонітів до йонообмінної адсорбції характеризується активністю, яку оцінюють за об’ємною здатністю – це кількість молів йонів, що зв’язується за рівноважних умов сухим іонітом масою один грам.

Йоннообмінні методи застосовують як для визначення сумарного вмісту катіонів чи аніонів в розчині, так і для аналізу розчинів чистих солей. Наприклад, під час пропускання крізь катіоніт Н-форми розчину солі Натрію в ньому в результаті йонного обміну з’являється еквівалентна кількість йонів Гідрогену, які можна визначити титриметричним методом.

Кількісний аналіз за допомогою метод йонообмінної хроматографії складається з наступних операцій:

1.Підготовка йоніту і заповнення колонки.

2.Регенерація колонки.

3.Пропускання досліджуваного розчину крізь шар йоніту.

4.Кислотно-основне титрування кислоти або лугу, що виділяються.

Йоннообмінну хроматографію широко застосовують для розділення неорганічних і органічних речовин. Цим методом можна відокремити дуже близькі за хімічними властивостями рідкісноземельні метали, амінокислоти, ферменти та інші сполуки.

Експериментальна частина