Работа 8.12
Модельный опыт по экстрагированию, концентрированию, разделению веществ для хроматографии
Оснащение лабораторно-практических занятий: воронки делительные, воронки обычные, весы, шпатели, калькулятор, стеклянные палочки, маленькие пробирки на 5 мл, микропипетки, подкрашенная вода (имитация раствора щелочи), подкрашенная вода (имитация раствора кислоты), мерные цилиндры, хроматографические пластинки, большие стеклянные стаканы, стеклянные стаканы на 150 мл, хроматографические камеры, ротационный испаритель, мука, масло растительное (имитация органического растворителя).
Экстракция. Перед количественным определением вещества в образце выделяют само вещество или его компоненты.
Основы метода. Многие органические жидкости не смешиваются с водой. При добавлении такой жидкости к воде образуются два слоя. Если плотность органической жидкости больше плотности воды, органический слой находится внизу. Если плотность органической жидкости меньше плотности воды, эта жидкость располагается вверху.
Если сродство одного из растворенных веществ к органическому растворителю больше, чем сродство вещества к воде, это вещество полностью перейдет из водной фазы в органическую и наоборот, т.е. это вещество экстрагируется. Если ведут экстракцию в делительной воронке, нижний слой жидкости аккуратно сливают и так разделяют физическим методом два вещества (рис. 54).
|
а) |
|
Рис. 54. Делительные (а) и капельные (б) воронки
Тяжелыми растворителями являются хлороформ CHCl3, четыреххлористый углерод CCl4.Типичные легкие растворители - бензол C6H6 и диэтиловый эфир C2H5OC2H5. Экстракция зависит от pH водного раствора:
NaOH
C6H5OH –––– C6H5OH –––– C6H5O-Na+
Вода
В нейтральном или кислом растворе фенол находится преимущественно в молекулярной форме и экстрагируется бензолом. Однако в сильнощелочном водном растворе фенол присутствует в виде фенолят-иона, который не экстрагируется бензолом.
Физическая сущность экстракции заключается в переходе извлекаемого экстрагируемого вещества из жидкой или твердой фазы в фазу жидкого экстрагента при их взаимном соприкосновении.
Экстрагент должен обладать селективностью, низкой вязкостью, отличаться по плотности от исходного раствора. Он должен обладать легкой регенерируемостью, химической инертностью, нетоксичностью и доступностью. Для полноты экстракции процедуру встряхивания водного раствора с новой порцией экстрагента повторяют несколько раз.
Расчет количества вещества:
где Х - содержание вещества в пробе, мг/кг или мг/л;
А - количество вещества, найденное путем визуального сравнения размеров и интенсивности пятен пробы со стандартом, мкг;
А1 - содержание вещества в стандартном растворе, мкг;
S1 - площадь пятна стандартного раствора, мм 2;
S2 - площадь пятна пробы, мм 2;
Р - масса, объем исследуемой пробы, г, мл.
Экстракцию широко применяют для концентрирования и разделения микроэлементов, пестицидов, добавок и продуктов распада.
Концентрацию выражают в массе вещества (мг/кг).
Если выделенное вещество нанести на тонкослойную пластинку, хроматографическую бумагу, можно определить количество вещества до 10-20 мкг с точностью 5-7%. Это высокая чувствительность определения.
Ход определения.
1. Взвесить навеску муки - 5 г.
2. Навеску муки помеcтить в стеклянный стаканчик и добавить для изменения pH либо кислоту, либо основание (чаще всего соляную кислоту или едкий натрий). Массу перемешать стеклянной палочкой. Некоторые препараты первично извлекают органическими растворителями.
3. Через определенное время (от 20 мин до суток) образец отфильтровать.
4. Перелить рафинат в делительную воронку, предварительно закрыв краник воронки.
5. Добавить к рафинату органический растворитель, обладающий большим сродством с веществом. Для модельного опыта в целях безопасности можно использовать растительное масло.
6. Аккуратно, закрыв пробку, выпустить через краник воздух и встряхнуть воронку несколько раз.
7. Отстоять раствор, поместив воронку в большой стакан и открыв пробку.
8. Слить нижний слой в стаканчик.
9. Снова к водному раствору добавить растворитель, встряхнуть несколько раз, отстоять и слить.
10. Все порции органического экстракта слить вместе.
11. Сконцентрировать вещество, регенерируя (отгоняя) растворитель.
12. Концентрат нанести на пластинку с адсорбентом или на хроматографическую бумагу. (Сконцентрированный экстракт подвергают более тщательной очистке и используют для газовой хроматографии или спектроскопии, если существует такая возможность).
13. В хроматографическую камеру налить предполагаемую систему растворителей (заменить простой водой) и провести разгонку вещества в системе растворителей.
14. Хроматографическую пластинку вынуть из камеры, высушить и проявить.
15. По площади пятна провести расчет количества вещества.
16. Количество вещества разделить на навеску и выразить в единицах на 1 кг массы (справочный материал в прил. 13).