Тонкошарова хроматографія

Поділ і виявлення катіонів III аналітичної групи способом осадової хроматографії

Поділ суміші катіонів III аналітичної групи (Hg₂²⁺, Ag⁺, Pb²⁺) та їх ідентифікація проводиться на фільтрувальному папері, просоченому розчином йодиду калію, при взаємодії з яким вони утворюють пофарбовані осади (осадова хроматографія).

Папір готується безпосередньо перед виконанням аналізу.

Реактиви та обладнання:

Нітрат срібла, C(AgNO₃) = 0,25 моль/л;

Нітрат ртуті (I), C(Hg₂(NO₃)₂) = 0,25 моль/л;

Нітрат свинцю (II), C (1/2 Pb(NO₃)₂) = 0,25 моль/л;

Йодид калію, 5%-ий водний розчин;

Гідроксид натрію, C (NaOH) = 0,5 моль/л;

Фільтрувальний папір (синя стрічка);

Підготовка до хроматографування паперу.

Фільтрувальний папір (синя стрічка) просочують 5% розчином йодиду калію, занурюючи його на 3-5 хв в даний розчин. Висушують папір на повітрі. Сухий папір розрізають на квадрати розміром 4 х 4 см.

Отримання осадової хроматограми.

У центр паперового квадрату наносять капіляром досліджуваний розчин. Після вбирання першої краплі наносять другу і дають їй увібратися. Отриману хроматограму промивають 2-3 краплями дистильованої води, вносячи кожну наступну краплю після вбирання попередньої. Промивання повторюють до тих

пір, поки розмір зони не збільшиться в два-три рази. При промиванні хроматограми чергування зон не порушується, збільшується лише ширина кожної зони і межі їх стають більш виразними. Хроматограму підсушують і виявляють, проводячи пензликом, змоченої 0,05 н. розчином NaOH від центру до периферії.

Первинна хроматограмма катіонів III аналітичної групи має вигляд: в центрі – темно-зелена пляма (це зона Hg₂J₂), оточена помаранчевим кольором при наявності HgJ₂, за нею йде світло-жовта зона (це AgJ) і потім яскраво-жовта зона (PbJ₂), що відповідає розчинності зазначених сполук. Аналізуючи первинну хроматограму, можна тільки визначити присутність катіонів Hg₂²⁺ і Pb²⁺, так як світло-жовта зона AgJ маскується яскраво-жовтою – PbJ₂. Для виявлення Ag⁺ первинну хроматограму проявляють 0,05н. розчином NaOH. При цьому йодид свинцю PbJ₂ розчиняється в NaOH з утворенням безбарвного плюмбіта натрію Na₂PbO₂,на хроматограмі залишається світло-жовте кільце AgJ. При надлишку лугу воно поступово чорніє, так як утворюється оксид срібла – Ag₂O.

Всі ці операції займають 10-15 хв. Тому отримання осадової хроматограми на папері можна використовувати для перевірки правильності результатів якісного аналізу катіонів II аналітичної групи (кислотно-основна класифікація).

Вперше цей метод застосували російські вчені Н.А. Ізмайлов і М.С. Шрайбер в 1938 році для поділу алкалоїдів. Пізніше було показано, що метод можна застосовувати і для розділення неорганічних йонів. Великий внесок у розробку методу вніс німецький учений Е. Шталь.

У методі тонкошарової хроматографії (ТШХ) тверда фаза (силікагель, оксид алюмінію, целюлоза, кизельгур, гіпс) наноситься на підкладку – пластина з алюмінієвої фольги, скла, поліефірної плівки. Аналізована рідка проба наноситься на лінію старту (2-3 см від краю пластинки). Платівку занурюють в рухому фазу – розчинник. Розчинник під дією капілярних сил рухається вздовж шару сорбенту і з різною швидкістю переносить компоненти суміші, розділяючи їх.

Спільні компоненти на платівці утворюють окремі зони (плями), положення яких на хроматограмі характеризується величиною Rf. Вибір розчинника визначається властивостями аналізованих речовин і природою сорбенту. Найчастіше застосовують такі розчинники: петролейний ефір, бензол, ацетон, етиловий спирт та інші спирти, діетиловий ефір, етилацетат, вода.

Використовуються також суміші з декількох розчинників. Наприклад, при хроматографуванні амінокислот використовують суміш н-бутанолу з оцтовою кислотою і водою. При аналізі неорганічних йонів як розчинники використовують буферні розчини, що створюють постійне значення pH.

У ТШХ використовують висхідний, низхідний і горизонтальний спосіб отримання хроматограм.

Після закінчення хроматографування безбарвні зони на хроматограммі проявляють хімічним або фізичним способом. При хімічному способі пластинку обприскують розчином реактиву, який з компонентом суміші утворює забарвлену сполуку. Фізичний спосіб прояву заснований на здатності деяких речовин флюоресцирувати під дією ультрафіолетового випромінювання.

Для якісної ідентифікації речовин найбільш надійним способом є метод свідків, коли на стартову лінію поруч з пробою наносять індивідуальні речовини, відповідні тим, які очікують виявити в суміші. Збіг R_f компонента проби і свідка є підставою для ототожнення речовин.

Кількісне визначення вмісту компонентів в пробі здійснюють двома способами: спеціальними приладами (хроматографами) або після видалення речовини з пластини.

Найбільш точним є метод, коли речовина, яка визначається, після поділу видаляється з платівки (зазвичай механічним шляхом), а потім її визначають методом кількісного аналізу.

Для визначення кількості речовини безпосередньо на платівці використовують фотометричний метод кількісного детектування за допомогою спектроденсітометра.

Спектроденсітометр визначає вміст речовини в плямі шляхом вимірювання інтенсивності відбитого світла: білий шар сорбенту відбиває практично весь світ, а пляма поглинає частину світлового потоку.

Більш простим методом визначення кількості речовини в плямі є вимірювання її площі (за допомогою міліметрової кальки). За заздалегідь побудованим градуювальним графіком залежності площі плями від маси речовини знаходять кількість адсорбованої в плямі аналізованої речовини. При вмісті речовини в межах від 1 до 80 мкг залежність площі плями від маси речовини носить лінійний характер.