Файл: Физикохимические.docx

Практическое применение

Рентгеноспектральные методы анализа имеют разнообразные области применения. В геологии, горном деле, металлургии и гидрометаллургии этим методом определяют состав минералов, руд, и продуктов их переработки ‐ шлаков, концентратов и т. д., устанавливают состав легированных сталей и сплавов, в химических отраслях промышленности (электрохи‐ мии, нефтехимии и т. д.) анализируют исходное сырье и готовую продукцию, в ядерной тех‐ нике контролируют изменения в составе замедлителей, теплоносителей и т. д. Широко ис‐ пользуются рентгеноспектральные методы для анализа керамики, стекла, пластмасс, абра‐ зивов, катализаторов и других материалов сложного химического состава. Весьма эффектив‐ ным оказалось применение рентгеноспектрального флуоресцентного анализа для контроля загрязнением окружающей среды (определение содержания различных элементов в аэро‐ золях, почвах, воде, растительных и животных тканях и т. д.). Например, в аэрозолях опре‐ деляют до 40 элементов от натрия до свинца. Рентгеноспектральный анализ показал, в ча‐ стности, что источником загрязнения атмосферы кальцием служит цементная промышлен‐ ность, свинцом и бромом ‐ выхлопные газы автомобилей и т. д.

Широкое применение нашел рентгеноспектральный метод определения толщины по‐ крытий ‐ тонкого слоя, нанесенного на основной материал, как, например, цинка на оцинко‐ ванном железе, слоя ферропорошка на магнитофонной ленте и т. д. Метод основан на ис‐ пользовании градуировочных графиков, показывающих зависимость интенсивности спек‐ тральной линии от толщины покрытия. Градуировочный график строится по стандартам с известной толщиной слоя.

Очень эффективным оказалось применение рентгеновского флуоресцентного метода в анализе космических объектов. С помощью спектрометрической аппаратуры РИФМА (рент‐ геновский, изотопный флуоресцентный метод анализа), установленной на «Луноходе‐1», было определено содержание основных породообразующих элементов непосредственно на поверхности Луны. Для возбуждения флуоресцентного излучения применялись радиоактив‐ ные источники, характеризующиеся высокой стабильностью и не нуждающиеся в электри‐ ческой энергии. В качестве детектора использовались пропорциональные счетчики. Элек‐ трический импульс счетчика преобразовывался и по радио передавался на Землю.

Широко известны и весьма важны применения рентгеновского излучения во многих других областях науки и техники (определение структуры кристаллов, рентгеновская дефек‐ тоскопия изделий, диагностика заболеваний и т. д.).

7. Общая характеристика метода

Методами рентгеноспектрального анализа определяют состав различных сплавов, руд, минералов, цементов, пластмасс и многих других изделий, устанавливают характер за‐ грязнений окружающей среды, анализируют космические объекты и т. д. Он используется для определения больших содержаний (десятки процентов) и небольших примесей (10^{‐ 2}...10^‐3 %). Предел обнаружения рентгеноспектральными методами в общем ограничивает‐ ся величинами порядка (10^‐2...10^‐3 %). Сочетание с химическими методами обработки позво‐ ляет его значительно снизить. Средняя квадратичная погрешность методов составляет при‐ мерно 2...5%, при благоприятных условиях она снижается до 0,5%. Рентгеноспектральный анализ легко автоматизируется.

---

6. ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА

   1. Теоретические основы хроматографического метода анализа

Хроматографический метод анализа разработан русским ботаником М.С.Цветом в 1903 г. Заметное раз‐ витие хроматографических методов началось в 30‐е годы, когда возникла острая потребность в новом методе разделения смесей и очистке веществ, разлагающихся при нагревании. Хроматография продолжает бурно раз‐ виваться и в настоящее время является одним из наиболее перспективных методов анализа.

Хроматографию можно определить как процесс, основанный на многократном повто‐ рении актов сорбции и десорбции вещества при перемещении его в потоке подвижной фа‐ зы вдоль неподвижного сорбента. Вещество неподвижной фазы непрерывно вступает в кон‐ такт с новыми участками сорбента и частично сорбируется, а сорбированное контактирует со свежими порциями подвижной фазы и частично десорбируется.

При постоянной температуре адсорбция увеличивается с ростом концентрации раство‐ ра Сили давления Pгаза. Зависимость количества поглощенного вещества a от концен‐ трации раствора Сили давления газа Pпри постоянной температуре называют изотермой адсорбции a= f(c)/T= const

Математически эта зависимость может быть вы‐ ражена уравнением Ленгмюра:
_{a =} a_∞bc _,

1 + bc
где а ‐ количество адсорбированного вещества при равновесии; a_∞‐ максимальное количество вещества, которое может быть адсорбировано на данном ад‐ сорбенте; b ‐ постоянная; с ‐ концентрация.

В области небольших концентраций изотерма линейна и при bc << 1a = a_∞bc = Γc. Это уравнение линейной адсорбции. Оно соответствует уравнению Генри. ( Γ ‐ коэффициент Генри). Изотерма адсорбции может быть линейной, во‐ гнутой и выпуклой:

---

При адсорбции двух или нескольких веществ уравнения для i ‐ ого компонента принимает вид

b_ic_i

• 
  колоночная;
  
• 
  тонкослойная;
  
• 
  ионообменная;
  
• 
  осадочная;
  

• 
  Жидкостно‐жидкостная хроматография.
  
  • 
    поспособуотносительногоперемещенияфаз:
    
    • 
      фронтальная хроматография;
      
    • 
      проявительная хроматография;
      
    • 
      вытеснительная хроматография.
      
  • 
    поаппаратномуоформлениюпроцесса.
    

• 
  При фронтальном методе через колонку с адсорбентом непрерывно пропускают анализируемую смесь.
  

Выходная кривая фронтального анализа:

• 
  При вытеснительном методе анализируемую смесь компонентов вводят в колонку и промывают раствором вещества ‐ вытеснителем, которое сорбируется лучше, чем любой
  

из компонентов анализируемой смеси.

• 
  При проявительном (элюэнтный) методе в колонку вводят порцию анализируемой смеси, содержащей компоненты, и колонку непрерывно промывают газом‐носителем или растворителем (см. рисунок ниже)
  

---

2. 1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   22

---

Газовая хроматография

Подвижной фазой в газовой хроматографии является газ или пар. В зависимости от со‐ стояния неподвижной фазы газовая хроматография подразделяется на газо‐адсорбционную (твёрдый адсорбент) и газо‐жидкостную (жидкость).

1. Хроматографическая установка и её основные узлы

1 ‐ баллон; 2 ‐ редуктор; 3 ‐ манометр; 4 ‐ дроссель; 5 ‐ детектор; 6 ‐ дозатор; 7 ‐ хроматографическая колонка; 8 ‐ ротаметр; 9 ‐ термостат.
Основными узлами хроматографической установки является дозатор (система ввода пробы), хроматографическая колонка и детектор.

Кроме того, в установке имеются устройства для подачи газа‐носителя, для преобразо‐ вания импульса детектора, системы термостатирования.

2. 
   Дозатор
   

Дозатор предназначен для точного количественного отбора пробы и введения её в хроматографическую колонку. Одним из основных требований к дозатору является воспро‐ изводимость пробы и постоянства условий её введения в колонку. Кроме того, введение пробы не должно вызывать резкого изменения условий работы колонки и других узлов хро‐ матографической колонки, а внутренняя поверхность дозатора не должна обладать катали‐ тической или адсорбционной активностью по отношению к пробе.

Газообразные и жидкие пробы обычно вводят с помощью специальных шприцов, про‐ калывая в месте ввода пробы каучуковую мембрану. Для ввода газообразных проб приме‐ няют медицинские шприцы, для жидких проб – микрошприцы. Микрошприц позволяет вво‐ дить в хроматограф пробы объёмом от долей до десятков микрометров. Газовые пробы ча‐ ще всего вводят при помощи многоходовых кранов‐дозаторов.


а) Отбор пробы б) Ввод пробы

3. Хроматографическая колонка

В хроматографической колонке происходит разделение компонентов. Колонки раз‐ личны по форме, размерам и конструкционным материалам. Применяются прямые, спи‐ ральные, U‐образные, W‐образные колонки длиной от 0,5 до нескольких десятков метров. Внутренний диаметр колонок бывает 3…8 мм.

---