विभाजन कारक(एस) एकाग्रता गुणांक का व्युत्क्रम है:

पृथक्करण गुणांक सांद्रण और मूल मिश्रण में पृथक्करण की डिग्री (निष्कर्षण की डिग्री) के अनुपात के बराबर है:

5.3. पृथक्करण और एकाग्रता विधियों का वर्गीकरण

पदार्थों को अलग करने और सांद्रित करने की विधियाँ अत्यंत असंख्य और विविध हैं। उनमें से कुछ पृथक्करण के लिए अधिक उपयुक्त हैं (उदाहरण के लिए, क्रोमैटोग्राफी; अध्याय 6 देखें), अन्य मुख्य रूप से एकाग्रता के लिए उपयुक्त हैं (उदाहरण के लिए, सोर्शन एकाग्रता, परख पिघलने)। अधिकांश अलगाव और एकाग्रता दोनों के लिए लागू होते हैं।

विषमांगी और सजातीय प्रणालियों को अलग करने के लिए उपयोग की जाने वाली विधियाँ अपने सार में भिन्न होती हैं।

विषमांगी प्रणालियों को अलग करने की विधियाँ। ये विधियाँ इन प्रणालियों के घटकों के भौतिक गुणों (घनत्व, चिपचिपाहट, आवेश और द्रव्यमान) में अंतर, विभिन्न प्रकृति के क्षेत्रों और वातावरणों में व्यवहार पर आधारित हैं। विधियों के इस समूह में शामिल हैं, उदाहरण के लिए, आसवन, निस्पंदन,जेल-फ़िल्टर- रेडियो, अवसादन, अपकेंद्रित्र, प्लवन, छानना, विभिन्न घनत्वों के तरल पदार्थों में पृथक्करण, चुंबकीय पृथक्करण। इनका उपयोग आमतौर पर प्रारंभिक नमूना तैयार करने और अंतिम उत्पादों को अलग करने के चरणों में किया जाता है; वे आम तौर पर सहायक भूमिका निभाते हैं। ये विधियाँ मिश्रण को अलग-अलग घटकों में विभाजित करने की अनुमति नहीं देती हैं। उनकी सहायता से, केवल अंश प्राप्त होते हैं जो एकत्रीकरण की स्थिति, चरण संरचना और फैलाव की डिग्री में भिन्न होते हैं। सूचीबद्ध तरीकों में से, विश्लेषण में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है निस्पंदन, अवसादन और सेंट्रीफ्यूजेशन। प्लवनशीलता का एक विशेष स्थान है।

निस्पंदन (निस्पंदन) किसी तरल या गैस के छिद्रपूर्ण विभाजन (माध्यम) के माध्यम से उस पर निलंबित ठोस कणों के जमाव या अवसादन के साथ गति की प्रक्रिया है। छिद्रित विभाजन से गुजरने वाले तरल या गैस को निस्पंद कहा जाता है। निस्पंदन निलंबन घटकों की एकाग्रता या पृथक्करण की अनुमति देता है, यानी, तरल को आंशिक रूप से या पूरी तरह से हटाकर ठोस कणों को बढ़ाना या ठोस कणों को अलग करना। इसका उपयोग स्पष्टीकरण के लिए भी किया जाता है - छोटी मात्रा में बारीक निलंबन से सफाई। अल्ट्राफिल्ट्रेशन आपको 1 माइक्रोन से लेकर आणविक आकार तक के छिद्रों के साथ एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली के माध्यम से सस्पेंशन या एरोसोल को पारित करके कोलाइडल कणों, बैक्टीरिया, बहुलक कणों के अणुओं को अलग करने की अनुमति देता है। अल्ट्राफिल्ट्रेशन प्रक्रिया के पीछे प्रेरक शक्ति झिल्ली के दोनों किनारों पर दबाव का अंतर है।

अवसादन, गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव के तहत तलछट, "क्रीम" आदि के रूप में निलंबित चरण के पृथक्करण के साथ बिखरी हुई प्रणालियों का पृथक्करण है। अवसादन का सबसे सरल उदाहरण खड़े होते समय तरल या गैस में निलंबित ठोस कणों का जमाव है। निपटान दर कणों के भौतिक गुणों (आकार, आकार, घनत्व) और फैलाव माध्यम (घनत्व, चिपचिपाहट) द्वारा निर्धारित की जाती है।

केन्द्रापसारण- अपकेंद्रित्र रोटर के घूमने पर उत्पन्न होने वाले केन्द्रापसारक बलों के क्षेत्र में पृथक्करण; इस मामले में, ठोस कणों को उनके द्रव्यमान और आकार के अनुसार दीवारों पर फेंका जाता है। जमाव दर, अन्य चीजें समान होने पर, तरल और ठोस चरणों के घनत्व, तरल चरण की चिपचिपाहट, घूर्णन के कोणीय वेग और रोटर के घूर्णन अक्ष से कण तक की दूरी में अंतर से निर्धारित होती है। . पृथक्करण कारक (1-5)·106 तक पहुंच सकता है।

प्लवनशीलता निलंबन से अलग होना और ठोस कणों को उनकी वेटेबिलिटी में अंतर के आधार पर अलग करना है। तैरते हुए पदार्थों में हाइड्रोफोबिक गुण होते हैं। ऐसा करने के लिए, जलीय निलंबन को एकत्रित अभिकर्मकों के साथ उपचारित किया जाता है। ये अभिकर्मक निकाले गए घटक के कणों की सतह पर सोख लिए जाते हैं, जिससे उनकी वेटेबिलिटी कम हो जाती है। वे छोटे बुलबुले के रूप में हवा को गुजरने देते हैं। परिणामस्वरूप हाइड्रोफोबिक कण उनसे चिपक जाते हैं और ऊपर की ओर (तैरते हुए) चले जाते हैं। समाधान की सतह पर तैरते तलछट को बनाए रखने के लिए, फोम की एक स्थिर परत बनाने के लिए सिस्टम में सर्फेक्टेंट जोड़े जाते हैं। अवांछनीय पदार्थों को हटाने से रोकने के लिए, दमनकारी अभिकर्मकों (डिप्रेसर्स) को पेश किया जाता है जो इन कणों की सतह को हाइड्रोफिलाइज़ करते हैं। परिणामस्वरूप, सतह पर तैरने योग्य घटक से समृद्ध एक स्थिर परत बनती है। प्लवन द्वारा सांद्रता का उपयोग 10−9 -10−6 g/l (g/g) के स्तर पर सूक्ष्म अशुद्धियों वाले विभिन्न प्रकृति के पानी और पदार्थों के विश्लेषण में किया जाता है। यह विधि निक्षेपण विधि की तुलना में अधिक सुविधाजनक एवं कम श्रम गहन है।

सजातीय प्रणालियों को अलग करने की विधियाँ। व्यक्तिगत रासायनिक गुणों के वाहक परमाणु, अणु, रेडिकल या आयन होते हैं। पदार्थ के इन कणों के स्तर तक बिखर जाने के बाद ही उनके अलग-अलग गुणों का उपयोग पृथक्करण के लिए किया जा सकता है। इस स्तर तक फैलाव सजातीय मीडिया - तरल या गैसीय में होता है। ऐसी प्रणालियों में पृथक्करण विधियां रासायनिक और में अंतर पर आधारित होती हैंभौतिक रासायनिकगुण, उदाहरण के लिए घुलनशीलता, सोखने की क्षमता, अस्थिरता, विद्युत रासायनिक व्यवहार, किसी पदार्थ के व्यक्तिगत कणों की गतिशीलता। तरीकों के इस समूह में रासायनिक परिवर्तनों के बाद आसवन, अवक्षेपण और सह-अवक्षेपण, परख गलाना, तरल निष्कर्षण, आयन विनिमय, सोखना, प्लवनशीलता, रासायनिक परिवहन प्रतिक्रियाएं, मैट्रिक्स का अधूरा विघटन, इलेक्ट्रोकेमिकल विधियां (इलेक्ट्रोलिसिस, इलेक्ट्रोडायलिसिस, इलेक्ट्रोफोरेसिस) शामिल हैं।

रासायनिक विधियों की कुछ सीमाएँ हैं: जब उन्हें क्रियान्वित किया जाता है, तो आप आसानी से या तो पृथक घटक को खो सकते हैं या अतिरिक्त रूप से पेश कर सकते हैं, खासकर यदि यह व्यापक है, उदाहरण के लिए, Fe3+, Na+, Cl−, SO4 2− आयन, आदि। अभिकर्मक हो सकते हैं हानि और संदूषण के स्रोत, व्यंजन, हवा, पानी। पर्याप्त प्रतिक्रियाओं, सामग्रियों का उपयोग और विश्लेषण शर्तों का कड़ाई से पालन इन सीमाओं से बचने की अनुमति देता है।

पदार्थों के चरण संक्रमण की उपस्थिति और प्रकृति के आधार पर, सजातीय मिश्रण को अलग करने की मुख्य विधियों को निम्नलिखित मानदंडों के अनुसार कई समूहों में वर्गीकृत किया जा सकता है: जारी पदार्थ द्वारा एक नए चरण का गठन, पदार्थ के वितरण में अंतर तीसरे चरण के माध्यम से एक सरल या प्रेरित संक्रमण के दौरान चरणों के बीच, एक चरण के भीतर स्थानिक आंदोलन की गति में अंतर।

को नए चरण के निर्माण पर आधारित विधियों में वर्षा शामिल है

और क्रिस्टलीकरण, हिमीकरण, आसवन, वाष्पीकरण, आसवन और सुधार, हिमीकरण और चयनात्मक विघटन। ठोस चरण तरल और गैसीय मिश्रण से निकलता है, गैसीय चरण तरल और ठोस से निकलता है, और तरल गैसीय और ठोस मिश्रण से निकलता है।

चरणों के बीच पदार्थ के वितरण में अंतर के आधार पर पृथक्करण विधियों के समूह में स्थैतिक और गतिशील अवशोषण, सह-वर्षा, ज़ोन पिघलने और दिशात्मक क्रिस्टलीकरण, ठोस चरण (तरल-ठोस), तरल (तरल-तरल) और गैस (तरल) शामिल हैं। -गैस) निष्कर्षण, साथ ही सोखना (गैस-ठोस) और अवशोषण (गैस-तरल)। इस समूह में अध्याय में चर्चा की गई विभिन्न प्रकार की क्रोमैटोग्राफी भी शामिल है। 6.

एक चरण से दूसरे चरण में प्रेरित संक्रमण के आधार पर तीसरे चरण के माध्यम से उन्हें (झिल्ली) अलग करने वाली विधियों को इंटरफ़ेज़ प्रक्रिया के ड्राइविंग (उत्प्रेरण) बल द्वारा प्रतिष्ठित किया जाता है। इस समूह की विधियों को अक्सर झिल्ली विधियाँ कहा जाता है। यदि किसी पदार्थ का संक्रमण रासायनिक क्षमता के ग्रेडिएंट के कारण होता है, तो ये विधियाँ प्रकृति में प्रसार हैं, यदि विद्युत रासायनिक क्षमता के ग्रेडिएंट के कारण - इलेक्ट्रोमेम्ब्रेन, यदि दबाव ग्रेडिएंट के कारण - बैरोमेम्ब्रेन। प्रसार विधियों में शामिल हैं: तरल-तरल-तरल प्रणाली में तरल झिल्ली के माध्यम से डायलिसिस, तरल-ठोस-तरल प्रणाली में डायलिसिस, तरल-ठोस-गैस प्रणाली में झिल्ली के माध्यम से वाष्पीकरण, साथ ही गैस-ठोस में गैस प्रसार पृथक्करण प्रणाली -गैस. इलेक्ट्रोमेम्ब्रेन विधियों में तरल और ठोस झिल्ली के माध्यम से इलेक्ट्रोडायलिसिस, साथ ही इलेक्ट्रोस्मोसिस भी शामिल है। बैरोमेम्ब्रेन विधियों में सूक्ष्म और अल्ट्राफिल्ट्रेशन, रिवर्स ऑस्मोसिस और पीजोडायलिसिस शामिल हैं, जो दो तरल या गैस चरणों की प्रणाली में ठोस झिल्ली के माध्यम से किए जाते हैं। विश्लेषणात्मक अभ्यास में, प्रसार विधियों का सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

इंट्राफ़ेज़ पृथक्करण विधियाँ आयनों, परमाणुओं या अणुओं के स्थानिक आंदोलन में अंतर पर आधारित होती हैं जो विद्युत, चुंबकीय, थर्मल क्षेत्रों या केन्द्रापसारक बलों के प्रभाव में एक सजातीय प्रणाली के भीतर दिखाई देते हैं। इन कणों की गति की गति में अंतर उनके द्रव्यमान, आकार, आवेश और पर्यावरण के घटकों के साथ बातचीत की ऊर्जा से निर्धारित होता है। यह निर्भरता इलेक्ट्रोफोरेटिक, पृथक्करण विधियों और अल्ट्रासेंट्रीफ्यूजेशन को रेखांकित करती है। क्षेत्र के प्रभाव का उपयोग अनुप्रस्थ क्षेत्र (टीएफएफ) में प्रवाह विभाजन पर आधारित विधियों में भी किया जाता है। संक्षिप्त नाम पीपीएफ "क्षेत्र - प्रवाह - अंशांकन" शब्दों के संयोजन से आया है। अंग्रेजी भाषा के साहित्य में, इन विधियों को एफएफएफ विधियां (फील्ड - फ्लो - फ्रैक्शन) कहा जाता है। ये विधियाँ एक संकीर्ण केशिका चैनल में प्रवाह पर संबंधित क्षेत्र के लंबवत निर्देशित प्रभाव का उपयोग करती हैं। प्रभावित करने वाला क्षेत्र गुरुत्वाकर्षण (जीपीपीएफ), तापीय (टीपीपीएफ) हो सकता है।

इलेक्ट्रिक (ईपीपीएफ), हाइड्रोडायनामिक (पीपीपीएफ)। क्षेत्र की क्रिया के परिणामस्वरूप, कुछ कण तेज़ चलते हैं, अन्य धीमे। पदार्थ अलग-अलग अवधारण समय के साथ चैनल छोड़ते हैं। परिणामस्वरूप, विभाजन होता है।

संयुक्त पृथक्करण विधियाँ हैं। वे विभिन्न वर्गीकरण समूहों से संबंधित अलग-अलग तरीकों के प्रभावों का सारांश प्रस्तुत करते हैं। क्रोमैटोग्राफी और द्रव्यमान पृथक्करण के संयोजन का उपयोग क्रोमैटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमेट्री (अध्याय 9 देखें) और आयन एक्सचेंज क्रोमैटोग्राफी (अध्याय 6 देखें) में किया जाता है। आगे, हम उन विधियों के समूहों पर विचार करेंगे जिनका व्यापक रूप से विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में उपयोग किया जाता है।

5.4. पृथक्करण विधियाँ एक नए चरण के गठन पर आधारित हैं

में मूल रूप से, किसी को एकल-चरण प्रणालियों को मल्टीफ़ेज़ सिस्टम में परिवर्तित करके अलग करने और मल्टीफ़ेज़ सिस्टम को अलग करने के बीच अंतर करना चाहिए। बाद के मामले में हम मुख्य के बारे में बात कर रहे हैंरासायनिक विश्लेषणात्मक या तकनीकी संचालन। वे अक्सर विश्लेषणात्मक पृथक्करण के प्रारंभिक संचालन से सटे होते हैं।

वर्षण

अवसादन सबसे सरल और क्लासिक पृथक्करण विधि है। यह इस तथ्य पर उबलता है कि आवश्यक घटक को एक अवक्षेप में अलग किया जाता है, जिसे विषम मिश्रण की विशेषता वाले पृथक्करण तरीकों में से एक का उपयोग करके मूल शराब से अलग किया जाता है, अर्थात। निस्पंदन, सेंट्रीफ्यूजेशन या अवसादन। परिणामस्वरूप, यह घटक अन्य संबंधित घटकों से अलग हो जाता है। अवक्षेप का निर्माण घोल में डाले गए या उसमें उत्पन्न अवक्षेपण अभिकर्मकों के साथ परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप होता है। अंतःक्रिया की विशिष्टता, अवक्षेपण की पूर्णता और परिणामी तलछट की शुद्धता अभिकर्मकों और अवक्षेपण स्थितियों का चयन करके प्राप्त की जाती है। ऐसा करने के लिए, सबसे पहले, समाधान में एक निश्चित पीएच स्तर और मास्किंग अभिकर्मक की एकाग्रता बनाए रखी जाती है। यह खराब घुलनशील, घने, आसानी से फ़िल्टर किए जाने वाले और अच्छी तरह से धोए गए तलछट का उत्पादन सुनिश्चित करता है। प्रारंभिक घोल के कई घटकों द्वारा एक साथ अवक्षेपण का निर्माण सह-वर्षण माना जाता है। इस मामले में, प्रत्येक अवक्षेपित यौगिक के लिए, अवक्षेपण की अनिवार्य स्थिति संतुष्ट होती है - आयन ए और बी की सांद्रता का उत्पाद घुलनशीलता स्थिरांक से अधिक प्राप्त होता है:

[ए]एम [बी]एन > के एस (एम बीएन)।

अकार्बनिक पदार्थों को अलग करने और सांद्रित करने के लिए वर्षा का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इस विधि का उपयोग कार्बनिक पदार्थों के लिए बहुत कम किया जाता है, जो मुख्यतः उनकी उच्च घुलनशीलता के कारण होता है।

ज्यादातर मामलों में, जलीय घोल से कई धातु धनायनों का अवक्षेपण हाइड्रॉक्साइड (अधिकांश संक्रमण धातु) और कमजोर खनिज एसिड (उदाहरण के लिए, मोलिब्डिक और टंगस्टिक एसिड), कुछ खनिज और कार्बनिक एसिड के लवण (फ्लोराइड्स) के रूप में होता है। क्लोराइड, सल्फेट, कार्बोनेट, फॉस्फेट, सल्फाइड, ऑक्सालेट, आदि) और एसिड कॉम्प्लेक्स (उदाहरण के लिए, सायनोफेरेट्स, क्लोरोप्लेटिनेट्स), कार्बनिक अभिकर्मकों (चेलेट्स और आयनिक सहयोगी) के साथ यौगिक, मौलिक अवस्था में पदार्थ (सेलेनियम, टेल्यूरियम, नोबल धातु) ).

विभिन्न कार्बनिक अवक्षेपण बहुत सुविधाजनक होते हैं, क्योंकि उनके द्वारा बनाए गए अवक्षेपों में कम घुलनशीलता, आसान फिल्टरेबिलिटी और बहुत स्पष्ट सोखने के गुण नहीं होते हैं। इसके अलावा, उन्हें ठोस नमूनों के विश्लेषण के लिए डिज़ाइन किए गए कई आधुनिक तरीकों के साथ उच्च विशिष्टता और अच्छी संगतता की विशेषता है। आमतौर पर 8-हाइड्रॉक्सीक्विनोलिन, डाइमिथाइलग्लॉक्सिम, α-नाइट्रोसो-β-नेफ्थॉल, कपफेरॉन, थियोएनिलाइड, साथ ही मैंडेलिक, एंथ्रानिलिक और क्विनाल्डिक एसिड का उपयोग किया जाता है।

अवक्षेपक की नियंत्रित पीढ़ी का व्यवहार में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह विधि सजातीय अवक्षेपण का आधार बनाती है, जिसे कभी-कभी आकस्मिक अभिकर्मक विधि भी कहा जाता है। इस मामले में, अवक्षेपक को समाधान में पेश नहीं किया जाता है, बल्कि एक निश्चित रासायनिक प्रतिक्रिया की नियंत्रित घटना के परिणामस्वरूप इसमें उत्पन्न होता है। इस प्रकार, यूरिया या एसिटामाइड के घोल को धीरे-धीरे गर्म करने से हाइड्रॉक्साइड आयन उत्पन्न होते हैं:

(एनएच2 )2 सीओ + 3एच2 ओ → 2एनएच3 एच2 ओ + सीओ2

सल्फेट आयन - डाइमिथाइल (एथिल) सल्फेट या सल्फामिक एसिड: (C2 H5 O)2 SO2 + 2H2 O → 2C2 H5 OH + H2 SO4

फॉस्फेट आयन - ट्राइमेथिलफॉस्फेट:

(CH3 O)3 PO + 3H2 O → H3 PO4 + 3CH3 OH

सल्फाइड आयन - थायोफॉर्म (एसीट)एमाइड:

HC(S)NH2 + H2 O → H2 S + HC(O)NH2

CH3 C(S)NH2 + H2 O → H2 S + CH3 C(O)NH2

ऑक्सालेट आयन - डाइमिथाइल (एथिल) ऑक्सालेट:

(CH3 OOC)2 + 2H2 O → H2 C2 O4 + 2CH3 OH

कार्बोनेट आयन - सोडियम ट्राइक्लोरोएसीटेट, क्रोमेट आयन - यूरिया और पोटेशियम डाइक्रोमेट का मिश्रण।

अवक्षेप प्राप्त करने की इस विधि के साथ, घोल की संपूर्ण मात्रा में इसकी सांद्रता समान होती है और गतिशील रूप से भी नियंत्रित होती है।

अवक्षेपण विधि द्वारा अलगाव और एकाग्रता या तो एक मैक्रोकंपोनेंट (मैट्रिक्स) या एक माइक्रोकंपोनेंट (अशुद्धता) की वर्षा द्वारा की जाती है। मैट्रिक्स अवक्षेपण अलग-अलग अशुद्धियों को समाधान में रहने की अनुमति देता है। इसके कार्यान्वयन से अभिकर्मकों की बड़ी खपत होती है, यह समय लेने वाला और श्रम-गहन है, और अक्सर सूक्ष्म घटकों के नुकसान का कारण बनता है, विशेष रूप से सह-अवक्षेपण के कारण। उचित रूप से चयनित स्थितियाँ इन नुकसानों को बेअसर कर देती हैं। एक मैट्रिक्स हटाना

निक्षेपण के मुख्य अनुप्रयोगों में से एक है। अशुद्धियों का निर्धारण करते समय मैट्रिक्स तत्वों को खत्म करने की एक विधि के रूप में वर्षा Pb, Tl, Te, Si, Ge के विश्लेषण में की जाती है। ये तत्व PbCl2, PbSO4, TlI, TeO2, Na4 SiO4, Na2 SiO3 के रूप में अवक्षेपित होते हैं। सूक्ष्म घटकों को अलग करने के लिए अवक्षेपण के बजाय सह-वर्षण का उपयोग किया जाता है।

वाष्पीकरण के तरीके

वाष्पीकरण विधियों में शामिल हैं: रासायनिक परिवर्तनों के बिना आसवन और रासायनिक परिवर्तनों के साथ, सुधार, आणविक आसवन (निर्वात में आसवन) और उर्ध्वपातन (उच्च बनाने की क्रिया)। ये विधियाँ किसी दिए गए तापमान पर मिश्रण के घटकों के वाष्प दबाव में अंतर और, परिणामस्वरूप, तरल-वाष्प या ठोस-वाष्प (गैस) प्रणालियों में वितरण गुणांक (केडी) में अंतर पर आधारित होती हैं। वितरण गुणांक एकता से जितना अधिक भिन्न होगा, वितरण में अंतर उतना ही अधिक होगा। केडी पर< 1 компонент концентрируется в паровой фазе, при К d >1-संघनित चरण में.

सरल आसवन (रासायनिक परिवर्तनों के बिना) का उपयोग किया जाता है यदि अलग किया जाने वाला घटक पहले से ही दी गई शर्तों के तहत उच्च वाष्प दबाव वाले पदार्थों के रूप में संघनित चरण में मौजूद है। आमतौर पर, यदि मैट्रिक्स मौजूद अन्य घटकों की तुलना में अधिक अस्थिर है तो सरल आसवन का उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग तनु विलयनों से पानी, वाष्पशील अम्ल या कार्बनिक विलायकों को निकालने के लिए किया जाता है। इसका उपयोग समूह एकाग्रता और उसके बाद बहु-तत्व विश्लेषण विधियों के उपयोग में प्रभावी है, जो उदाहरण के लिए, 10−7 तक की सामग्री वाले कई धातुओं के लिए उच्च शुद्धता एसिड एचसीएल, एचएनओ 3, सीएच 3 सीओओएच के विश्लेषण में होता है। उत्सर्जन विधियों द्वारा % (अध्याय 8 देखें)। इस मामले में, वाष्पीकरण एक कलेक्टर की उपस्थिति में थोड़ी मात्रा में या सूखने के लिए किया जाता है।

अकार्बनिक यौगिक वाष्पीकरण के लिए तैयार रूप में समाधान में शायद ही कभी मौजूद होते हैं। ये आमतौर पर रासायनिक प्रतिक्रियाओं द्वारा प्राप्त होते हैं। परिणामी वाष्पशील यौगिकों की रिहाई समाधान को उबालने (भाप के साथ छोड़ने), समाधान के माध्यम से एक अक्रिय वाहक गैस को पारित करने और दबाव को कम करने से प्राप्त होती है। इस प्रकार के आसवन का उपयोग मैट्रिक्स और सूक्ष्म घटकों दोनों को हटाने के लिए किया जाता है। इस प्रकार, जब सिलिकॉन युक्त सामग्री (सिलिकेट्स, SiO2, Si) का विश्लेषण किया जाता है, तो मैट्रिक्स बेस को गैसीय SiF4, बोरॉन युक्त सामग्री - BF3 या B(OCH3)3 के रूप में अलग किया जाता है। अत्यधिक अस्थिर हाइड्राइड का निर्माण और आसवन विभिन्न वस्तुओं में As, Sb, Se, Bi, Sn, In, Tl, Ge, Pb, Te की ट्रेस मात्रा की एकाग्रता और निर्धारण का आधार है। समान प्रयोजनों के लिए, वाष्पशील हैलाइड, ऑक्साइड और तत्वों के कई समन्वय यौगिकों के निर्माण का उपयोग किया जाता है।

आसवन विधि अपर्याप्त चयनात्मकता, बहुमुखी प्रतिभा और सूक्ष्म घटकों के नुकसान की विशेषता है। यह पदार्थों के जटिल मिश्रण को अलग-अलग घटकों में विभाजित करने की अनुमति नहीं देता है। यदि सुधार किया जाए तो इन नुकसानों से बचा जा सकता है - डिस्टिलेट की आंशिक वापसी के साथ बार-बार वाष्पीकरण और संघनन, जो सुधार कॉलम का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है। विधि की क्षमताएं संख्या से निर्धारित होती हैं

उन चरणों की संख्या जिन पर वाष्पीकरण-संघनन की एक एकल क्रिया होती है, समीकरण के अनुसार गणना की जाती है

जहां X A, Y A क्रमशः संघनित और गैस चरणों में घटक A का मोल अंश है; α सापेक्ष अस्थिरता गुणांक है, जो क्वथनांक पर अलग-अलग घटकों ए और बी के संतृप्त वाष्प दबाव के अनुपात के बराबर है, जो अनुपात से निर्धारित होता है:

एलएनα = (एच बी - एच ए )/(आरटी),

एच बी, एच ए - क्रमशः घटक बी और ए के वाष्पीकरण की दाढ़ एन्थैल्पी।

वाष्पीकरण H की दाढ़ एन्थैल्पी का अनुमान ट्राउटन के नियम के अनुसार लगाया जाता है:

एच ≈ 97 जे (मोल के) −1.

टी गठरी

यह विधि आपको समान गुणों वाले घटकों को अलग करने की अनुमति देती है, उदाहरण के लिए, एक ही तत्व के आइसोटोप। इसके अनुप्रयोग का मुख्य क्षेत्र कार्बनिक पदार्थों का सांद्रण, पृथक्करण और पृथक्करण है।

5.5. अंतर-आधारित पृथक्करण विधियाँ

वी चरणों के बीच पदार्थों का वितरण

को चरणों के बीच पदार्थों के वितरण में अंतर के आधार पर विधियों के समूह में सहअवक्षेपण, ठोस चरण शामिल हैं(तरल-ठोस), तरल-तरल (तरल-तरल) और गैसीय (तरल-गैस) निष्कर्षण, साथ ही सोखना (गैस-ठोस), अवशोषण (गैस-तरल) और क्रोमैटोग्राफी।

सह वर्षा

कभी-कभी घटक घोल से अवक्षेपित हो जाते हैं, हालाँकि वे अपना ठोस चरण बनाने के लिए अपर्याप्त सांद्रता में मौजूद होते हैं:

[ए]एम [बी]एन< K s (Am Bn ).

किसी पदार्थ के अपने ठोस चरण के निर्माण के बिना किसी यौगिक के अवक्षेप में परिवर्तित होने की घटना को आमतौर पर सहअवक्षेपण माना जाता है। यह तब होता है जब सिस्टम में तलछट होती है जो इस पदार्थ को पकड़ सकती है। फंसाने का कारण, उदाहरण के लिए, सतह द्वारा सोखना और मौजूदा तलछट की पूरी मात्रा, आइसोमोर्फिक क्रिस्टल और मिश्रित यौगिकों का निर्माण, या रोड़ा हो सकता है। अक्सर ये सभी कारक किसी न किसी हद तक एक साथ ही महसूस होते हैं। अकार्बनिक यौगिकों की सांद्रता और अलगाव के लिए सह-वर्षा का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, कार्बनिक पदार्थों के लिए बहुत कम उपयोग किया जाता है, जो काफी हद तक उनकी ध्यान देने योग्य घुलनशीलता के कारण होता है।

मात्रात्मक सह-वर्षा एक उपयुक्त संग्राहक का उपयोग करके प्राप्त की जाती है, जो जारी पदार्थ के लिए कैप्चर वाहक के रूप में कार्य करता है। आम तौर पर इसे "समाधान के अंदर" इस ​​समाधान में एक अभिकर्मक पेश करके प्राप्त किया जाता है जो मिश्रण के मैक्रोकंपोनेंट्स में से एक को अलग करने या विशेष रूप से जोड़े गए पदार्थ के साथ एक खराब घुलनशील यौगिक बनाता है। कभी-कभी पूर्व-तैयार कलेक्टर तलछट को समाधान में पेश किया जाता है। पहले मामले में, एक माइक्रोकंपोनेंट पर कब्जा करने के सभी संभावित कारणों का एहसास होता है: विभिन्न प्रकार के सह-क्रिस्टलीकरण, प्राथमिक, माध्यमिक और आंतरिक सोखना, आदि। ठोस चरण द्वारा माइक्रोकंपोनेंट का वॉल्यूमेट्रिक, वॉल्यूमेट्रिक-सतह और सतह अवशोषण होता है। इस तकनीक का उपयोग लौह सामग्री के लिए भारी धातु लवण के विश्लेषण में किया जाता है, जिसके लिए मैट्रिक्स तत्वों की आंशिक वर्षा फॉस्फेट या हाइड्रॉक्साइड के रूप में की जाती है। दूसरे मामले में, केवल सतही सोखना होता है। सह-अवक्षेपण की विधि के बावजूद, माइक्रोकंपोनेंट का वितरण इंटरफ़ेज़ वितरण के नियमों का पालन करता है।

आमतौर पर, एक अच्छी तरह से विकसित सक्रिय सतह वाले विभिन्न अवक्षेपों का उपयोग संग्राहकों के रूप में किया जाता है: हाइड्रॉक्साइड, सल्फाइड, फ्लोराइड, हेटरोपॉलीकंपाउंड, केलेट्स और विभिन्न धातुओं के आयनिक सहयोगी। उदासीन सह-अवक्षेपकों के साथ मूल अवक्षेपकों के मिश्रण का उपयोग करना प्रभावी है, उदाहरण के लिए, फिनोलफथेलिन, β-नेफ्थोल और डिफेनिलमाइन। संग्राहक चुनते समय, आवश्यक घटकों के अलगाव की पूर्णता, चयनात्मकता, मूल शराब और पृथक घटक से अलग होने में आसानी, विश्लेषण के बाद के चरणों के दौरान हस्तक्षेप करने वाले प्रभावों की अनुपस्थिति, उपलब्धता और शुद्ध रूप में प्राप्त करने में आसानी को ध्यान में रखें। . सहअवक्षेपण की पूर्णता दृढ़ता से घटकों के रासायनिक और क्रिस्टल रासायनिक गुणों, समाधान में उनकी स्थिति, अभिकर्मकों को जोड़ने की दर और क्रम, चल रही उम्र बढ़ने की प्रक्रियाओं, समाधान की अम्लता, हीटिंग की अवधि और तापमान पर निर्भर करती है।

पूर्ण एकाग्रता की डिग्री, कार्यान्वयन में आसानी और उपयोग किए गए उपकरणों, निर्धारण विधियों के साथ संगतता के संदर्भ में, सह-अवक्षेपण सर्वोत्तम तरीकों में से एक है। जब इसे निष्पादित किया जाता है, तो 10−9 -10−6 g/l के नमूने में प्रारंभिक सामग्री के साथ भारी धातुओं के लिए एकाग्रता गुणांक अक्सर 103 तक पहुंच जाता है, और निष्कर्षण की डिग्री 90% से अधिक हो जाती है। सह-अवक्षेपण का नुकसान यह है कि इसमें समय लगता है और मेहनत भी ज्यादा लगती है। सह-वर्षा का उपयोग विभिन्न मूल के पानी, उच्च शुद्धता वाले पदार्थों और जटिल संरचना की वस्तुओं के विश्लेषण में किया जाता है।

सोखने की विधियाँ

सोखने की विधियाँ तरल या ठोस अवशोषकों द्वारा गैसों, वाष्पों या विघटित पदार्थों के विभिन्न अवशोषण पर आधारित होती हैं। इस मामले में, पदार्थ को अमिश्रणीय चरणों के बीच वितरित किया जाता है। सोखने के दौरान अवशोषित होने वाले पदार्थ को सॉर्बेंट कहा जाता है, और अवशोषित होने वाले पदार्थ को सोर्बेट कहा जाता है।

सोरशन स्थैतिक और गतिशील दोनों स्थितियों में होता है। स्थैतिक शोषणचरणों के बीच घटकों के एकमुश्त वितरण का प्रतिनिधित्व करता है; यह एक ज्ञात द्रव्यमान के शर्बत को एक निश्चित समय के लिए एक माध्यम (समाधान) में रखकर किया जाता है जहां से पृथक्करण किया जाता है

अवयव। गतिशील सोरशनआणविक शोषण और रसायन शोषण के कारण होने वाले घटकों के एकाधिक वितरण की एक प्रक्रिया है। सबसे सरल मामले में, यह एक झरझरा सब्सट्रेट, विशेष कागज या झिल्ली पर लगाए गए महीन दाने वाले शर्बत की एक पतली परत के माध्यम से नमूना समाधान को धीरे-धीरे पारित करके किया जाता है। कभी-कभी यह प्रक्रिया कई बार दोहराई जाती है। सोरशन का उपयोग तब किया जाता है जब अलग-अलग घटकों के वितरण गुणांक में बड़ा अंतर होता है और सोरशन संतुलन की तेजी से स्थापना होती है। यह व्यक्तिगत और समूह एकाग्रता और घटकों के अलगाव की अनुमति देता है। शर्बत की धुलाई और इसके द्वारा अवशोषित घटकों का अवशोषण इसके माध्यम से उचित समाधान पारित करके किया जाता है।

व्यवहार में उपयोग किए जाने वाले सॉर्बेंट्स को कई आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए: पर्याप्त रूप से अच्छी अवशोषण क्षमता, उच्च चयनात्मकता, रासायनिक और यांत्रिक स्थिरता और आसान पुनर्जनन क्षमता होनी चाहिए।

शर्बत के साथ अलग किए गए पदार्थों की परस्पर क्रिया के तंत्र के अनुसार, शर्बत को आणविक और रसायन में विभाजित किया गया है। आणविक (भौतिक) शर्बत के साथ, अलग किए जा रहे पदार्थ और शर्बत के बीच परस्पर क्रिया बल छोटे होते हैं; अणुओं का शोषण होता है, व्यावहारिक रूप से उनके मूल गुण बरकरार रहते हैं। सोखना - सोर्बेंट की सतह द्वारा अवशोषण और अवशोषण - तरल अवशोषक की पूरी मात्रा द्वारा अवशोषण के बीच एक अंतर किया जाता है। रसायनशोषण के दौरान, शर्बत के साथ शर्बत की काफी मजबूत और विशिष्ट अंतःक्रिया होती है; यह बाद की सतह पर रासायनिक यौगिकों के निर्माण के साथ होती है। यह सोखने का तंत्र आयनिक और चेलेटिंग समूहों वाले सॉर्बेंट्स पर साकार होता है। विचारित तंत्र एक-दूसरे के साथ चलते हैं, रसायनशोषण से पहले सोखना होता है।

सॉर्बेंट्स जो मुख्य रूप से आणविक अवशोषण के तंत्र द्वारा संचालित होते हैं, उनकी सतह की प्रकृति से भिन्न होते हैं। उनमें से कुछ की सतह ऐसी होती है जिसमें स्थानीयकृत आवेश नहीं होते हैं - कार्बन सॉर्बेंट्स (ग्रेफाइटाइज्ड कार्बन ब्लैक, कार्बन आणविक छलनी, सक्रिय कार्बन), गैर-ध्रुवीय पॉलिमर सॉर्बेंट्स और गैर-ध्रुवीय समूहों के साथ संशोधित सिलिका। कई सॉर्बेंट्स की सतह में स्थानीयकृत सकारात्मक (सिलिका जैल, जिओलाइट्स, एल्यूमीनियम ऑक्साइड) या नकारात्मक (ग्राफ्टेड ध्रुवीय समूहों के साथ पॉलिमर सॉर्बेंट्स) चार्ज होते हैं। ऐसे शर्बत को आमतौर पर ध्रुवीय कहा जाता है। गैर-ध्रुवीय सॉर्बेंट्स का उपयोग गैस और तरल चरणों से गैर-ध्रुवीय और कमजोर ध्रुवीय पदार्थों को अलग करने और केंद्रित करने के लिए किया जाता है, जिनके अणुओं में बढ़े हुए इलेक्ट्रॉन घनत्व के साथ ध्रुवीय कार्यात्मक समूह नहीं होते हैं, साथ ही उन्हें अलग करने के लिए भी किया जाता है। जलीय घोल से ऐसे सॉर्बेंट्स पर कार्बनिक पदार्थों की सोखने की क्षमता निम्नलिखित क्रम में भिन्न होती है: एल्केन > एल्केन > एल्काइन > एरीन > ईथर > एस्टर > कीटोन > एल्डिहाइड > अल्कोहल > एमाइन। कुछ गैर-ध्रुवीय सॉर्बेंट्स, उदाहरण के लिए सक्रिय कार्बन, का उपयोग अक्सर उनके केलेट कॉम्प्लेक्स के रूप में प्राकृतिक जल से ट्रेस धातुओं के समूह अलगाव और एकाग्रता के लिए किया जाता है। इस मामले में, एकाग्रता गुणांक ~ 104 तक पहुंच सकता है। ध्रुवीय सॉर्बेंट्स का उपयोग गैर-ध्रुवीय कार्बनिक और गैसीय मीडिया से ध्रुवीय यौगिकों को केंद्रित करने के लिए किया जाता है। उनकी इस विशेषता का एहसास तब होता है जब वे कार्य करते हैं

आरएनए+एच+

इन मीडिया के लिए डीह्यूमिडिफ़ायर के रूप में गुणवत्ता। उनके लिए सोखने योग्यता श्रृंखला पहले दी गई श्रृंखला के विपरीत है।

रसायनशोषण का एक विशिष्ट उदाहरण है आयन एक्सचेंज सोरशन. इस प्रकार का शर्बत उन शर्बतों के लिए विशिष्ट है जो आयन विनिमय की क्षमता प्रदर्शित करते हैं। आमतौर पर ये पॉलिमरिक पदार्थ होते हैं जिनमें कार्यात्मक समूह होते हैं जो सॉर्बड घटकों के साथ आयनों या धनायनों का आदान-प्रदान करते हैं। इस प्रकार के अकार्बनिक पदार्थ ऑक्सीहाइड्रेट (HO)x My Ez Op - x · n H2 O (M, E - समूह III-VI के तत्व), सल्फाइड Mx Ey Sz, सायनोफेरेट MEy z (M - एकल या दोगुना आवेशित धनायन) हैं। शर्बत, साथ ही हेटरोपोलर लवण जैसे BaSO4, LaF3 पर आधारित शर्बत। आयन-विनिमय गुणों वाले कार्बनिक पदार्थों में मैट्रिक्स पर ग्राफ्ट किए गए कार्यात्मक समूहों के साथ कार्बनिक पदार्थ शामिल होते हैं। वे पॉलिमर मैट्रिक्स की संरचना और संरचना और आयनोजेनिक समूहों की प्रकृति से भिन्न होते हैं। कार्बनिक आयन एक्सचेंजर्स के उदाहरण रासायनिक रूप से संशोधित सक्रिय कार्बन और सेलूलोज़, साथ ही एक विशेष नेटवर्क संरचना के साथ आयन एक्सचेंज रेजिन हैं।

मैट्रिक्स में निर्धारित कार्यात्मक समूहों की रासायनिक प्रकृति के आधार पर, आयन एक्सचेंज रेजिन को कटियन एक्सचेंजर्स और आयन एक्सचेंजर्स में विभाजित किया जाता है। वे क्रमशः पॉलीएसिड और पॉलीबेस का प्रतिनिधित्व करते हैं।

कटियन एक्सचेंजर्स में एसिड-प्रकार के आयनोजेनिक समूह होते हैं: -SO3 H, -OP(OH)2, -OAs(OH)2, -N(CH2 COOH)2। धनायन एक्सचेंजर्स के रासायनिक सूत्रों को आरएच (एच+ फॉर्म) या आरएनए (एनए+ फॉर्म) के रूप में दर्शाया गया है। विनिमय प्रतिक्रियाएँ निम्नलिखित समीकरण के अनुसार आगे बढ़ती हैं:

आरएच + ना+

उदाहरण के लिए:

NRHOH− , ≡ NHOH− . आयन एक्सचेंजर्स के रासायनिक सूत्रों को आरओएच के रूप में दर्शाया गया है

(OH- रूप) या RCl (Cl- रूप)। आयन एक्सचेंजर्स पर विनिमय प्रतिक्रियाओं को समीकरण द्वारा दर्शाया जाता है

आयन एक्सचेंजर्स के गुण काफी हद तक स्थिर और विरोधी आयनों के प्रकार और संख्या के साथ-साथ मैट्रिक्स की संरचना पर निर्भर करते हैं: रैखिक या शाखित। आयन एक्सचेंजर्स को आयनोजेनिक कार्यात्मक समूहों के एसिड-बेस गुणों की गंभीरता की डिग्री से अलग किया जाता है। कार्यात्मक समूहों के दृढ़ता से स्पष्ट गुणों वाले आयन एक्सचेंजर्स अत्यधिक अम्लीय या अत्यधिक क्षारीय होते हैं। मजबूत एसिड आयन एक्सचेंजर्स में एक सल्फोनिक समूह -SO3 H होता है, और मजबूत बुनियादी लोगों में एक चतुर्धातुक अमोनियम समूह -CH2 NR3 OH होता है। ये आयन एक्सचेंजर्स अम्लीय, तटस्थ और क्षारीय में आयन एक्सचेंज करने में सक्षम हैं

मैं,कोन

वातावरण आयन एक्सचेंजर्स, जिनमें यह संपत्ति कमजोर रूप से व्यक्त की जाती है, कमजोर पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स से संबंधित हैं। कमजोर एसिड आयन एक्सचेंजर्स में -COOH, -SiO3 H, -OH, और कमजोर बुनियादी वाले -CH2 NHR2 OH जैसे समूह होते हैं। आयन एक्सचेंजर अणु में, आयनोजेनिक समूह या तो एक ही प्रकार के हो सकते हैं (उदाहरण के लिए, -SO3 H या -COOH) या विभिन्न प्रकार के (उदाहरण के लिए, -SO3 H और -OH; -SO3 H और -COOH)।

आयन एक्सचेंजर्स की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक उनकी है विनिमय क्षमता, घोल से आयनों की एक विशेष मात्रा को अवशोषित करने की क्षमता को दर्शाता है। यह आयन एक्सचेंजर में आयनोजेनिक समूहों की संख्या और उनके आयनीकरण की डिग्री से निर्धारित होता है। इसे आमतौर पर H+ फॉर्म या सीएल− फॉर्म में प्रति 1 ग्राम सूखी धुली राल में विनिमेय आयनों के समकक्षों के मोल्स की संख्या के रूप में व्यक्त किया जाता है। पूर्ण संतृप्ति की स्थितियों में स्थैतिक विधि द्वारा पाई गई क्षमता कहलाती है पूर्ण वॉल्यूमेट्रिक क्षमता(ई पी.ओ.), या स्थैतिक विनिमय क्षमता(ई एस.ओ.):

जहां C i,init, C क्रमशः आयतन V l के घोल से आयन एक्सचेंजर द्वारा अवशोषित घटक की प्रारंभिक और अंतिम (संतुलन) सांद्रता है; Q t आयन एक्सचेंजर का द्रव्यमान है।

गतिशील विधि द्वारा पाई गई क्षमता, अर्थात्। जब तक आयन एक्सचेंज राल की एक परत के माध्यम से एक संतृप्त समाधान पारित किया जाता है तब तक सफलता के रूप में जाना जाता है सफलता से पहले गतिशील विनिमय क्षमता(ई डी.ओ.), और गुजरते समय जब तक निष्कर्षण पूरी तरह से बंद न हो जाए - कुल गतिशील विनिमय क्षमता(ई पी.डी.ओ.)। उत्तरार्द्ध हमेशा सफलता से पहले गतिशील विनिमय क्षमता से अधिक होता है, जिसकी गणना सूत्र द्वारा की जाती है:

जहां वीएफ प्रारंभिक एकाग्रता सीआई के साथ समाधान की मात्रा है, सफलता शुरू होने से पहले द्रव्यमान क्यूटी के साथ आयन एक्सचेंजर की एक परत के माध्यम से पारित किया जाता है।

सरलतम मामलों में, आयन विनिमय का वर्णन विनिमय प्रतिक्रिया समीकरण द्वारा किया जाता है। ऐसी प्रतिक्रियाएं धनायन एक्सचेंजर्स पर क्षार धातु धनायनों और आयन एक्सचेंजर्स पर मजबूत खनिज एसिड के आयनों के पृथक्करण के दौरान होती हैं:

जहां, आयन एक्सचेंजर चरण में आयनों की सांद्रता है; , घोल में आयनों की सांद्रता है।

ऐसी प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक को आमतौर पर K A/B कहा जाता है आयन विनिमय स्थिरांक, या चयनात्मकता गुणांक(चयनात्मकता). यह आयन एक्सचेंजर के लिए दो काउंटरों की सापेक्ष आत्मीयता को दर्शाता है।

यदि K A/B > 1 है, तो B+ आयन में A+ आयन की तुलना में आयन एक्सचेंजर के लिए अधिक आकर्षण है। इस मामले में, आयन एक्सचेंजर में A+ आयन को B+ आयन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। यदि के ए/बी< 1, то

A+ आयन की तुलना में B+ आयन में आयन एक्सचेंजर के लिए कम आकर्षण है; विनिमय नगण्य है. K A/B = 1 पर, दोनों आयनों की आत्मीयता समान है, और कोई चयनात्मकता नहीं है।

आयन एक्सचेंजर के लिए आयनों की सापेक्ष आत्मीयता चयनात्मकता श्रृंखला द्वारा परिलक्षित होती है। क्षारीय धनायनों के मामले में अत्यधिक अम्लीय धनायन एक्सचेंजर्स के लिए, इस श्रृंखला का रूप है:

सीएस+ > आरबी+ > के+ > ना+ > ली+,

मजबूत आधार आयन एक्सचेंजर्स के लिए:

सीएलओ− 4 > NO− 3 > Br− > सीएल− > एफ−.

आयन एक्सचेंज सॉर्बेंट का उपयोग पानी को विआयनीकृत करने के लिए किया जाता है, जिससे इसे प्रयोगशाला अभ्यास में अत्यधिक शुद्ध रूप में प्राप्त करना संभव हो जाता है। इसके अलावा, उनका उपयोग विश्लेषण किए जा रहे जलीय घोलों से कई भारी धातुओं की सांद्रता और अलगाव के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, सेलूलोज़ का उपयोग तनु विलयनों से प्लैटिनम धातुओं को सांद्रित करने के लिए किया जाता है।

कब जटिल व्यथासॉर्बेंट्स द्वारा पदार्थों का अवशोषण और प्रतिधारण उनके बीच एक महत्वपूर्ण दाता-स्वीकर्ता बातचीत के कारण होता है। यह शर्बत में अम्लीय और क्षारीय समूहों की एक साथ उपस्थिति के कारण है। इस प्रकार के सॉर्बेंट्स को अक्सर कॉम्प्लेक्स-फॉर्मिंग सॉर्बेंट्स या कॉम्प्लेक्साइट्स कहा जाता है। विश्लेषणात्मक अभ्यास में चेलेटिंग समूहों वाले सॉर्बेंट्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उनकी सोखने की क्षमता मैट्रिक्स की संरचना, उसमें कार्यात्मक समूहों की संख्या और प्रकृति पर दृढ़ता से निर्भर करती है। इससे यह तथ्य सामने आता है कि किसी दिए गए शर्बत के विभिन्न बैचों के लिए उनकी विशेषताएं हमेशा स्पष्ट नहीं होती हैं। इस कारण से, विभिन्न बैचों के सॉर्बेंट्स का उपयोग उनकी सोखने की क्षमता निर्धारित किए बिना तुलनात्मक मूल्यांकन के लिए नहीं किया जा सकता है। एक अधिक विशिष्ट विशेषता है, उदाहरण के लिए, सोखने की क्षमता, जो एक व्यक्तिगत रूप से सोखने वाले आयन से संबंधित है। यही कारण है कि

इमिनोडायसेटेट और हाइड्रोक्सीक्विनोलिन समूहों वाले सॉर्बेंट्स के लिए, सोखने की क्षमता Cu2+ आयनों द्वारा निर्धारित की जाती है, और हाइड्राज़ीन समूहों के लिए - Zn2+ द्वारा।

में पिछले 25 वर्षों में, रूसी वैज्ञानिकों (एन.एन. बसर्गिन और अन्य) ने पॉलीस्टीरिन मैट्रिक्स के आधार पर संश्लेषित केलेट सॉर्बेंट्स को कार्यात्मक विश्लेषणात्मक समूहों की शुरूआत के साथ जटिल बनाने के लिए विकसित किया है जो तत्व के धनायन के साथ बातचीत करते हैं। उनकी कार्रवाई का सैद्धांतिक आधार। मात्रात्मक सहसंबंधों की बनाई गई तार्किक प्रणाली रसायन विज्ञान प्रक्रिया के मापदंडों की भविष्यवाणी करने का आधार है, केलेट कॉम्प्लेक्स की स्थिरता स्थिरांक के आधार पर

सॉर्बेंट अणु में पदार्थ के संरचनात्मक पैरामीटर से - हैमेट इलेक्ट्रॉन स्थिरांक (σ):

मात्रात्मक सहसंबंधों की एक तार्किक प्रणाली द्वारा प्रस्तुत पॉलिमर चेलेटिंग सॉर्बेंट्स की कार्रवाई और अनुप्रयोग की सैद्धांतिक नींव, रसायन विज्ञान प्रक्रियाओं के क्षेत्र और पदार्थों के विश्लेषण में इसके अनुप्रयोग के अभ्यास में महत्वपूर्ण योगदान देती है।

निष्कर्षण के तरीके

निष्कर्षण दो अमिश्रणीय चरणों के बीच एक घटक के वितरण के आधार पर पदार्थों को अलग करने, अलग करने और केंद्रित करने की एक विधि है। एकत्रीकरण की स्थिति के अनुसार इन चरणों का संयोजन भिन्न-भिन्न हो सकता है। तरल-तरल निष्कर्षण में यह तरल और तरल (पिघला हुआ) होता है,

वी गैस - ठोस (तरल) और गैस, ठोस चरण में - ठोस और तरल या द्रव।

सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली प्रणालियाँ वे हैं जिनमें एक चरण एक जलीय घोल है और दूसरा एक अमिश्रणीय कार्बनिक विलायक है। उत्तरार्द्ध एक ऐसा पदार्थ हो सकता है जो निकाले जाने योग्य यौगिक बनाने के लिए निकाले गए पदार्थ के साथ सीधे प्रतिक्रिया करता है, या एक माध्यम जिसमें सक्रिय अभिकर्मक होता है जो यौगिक बनाता है। निकाले गए यौगिक के निर्माण के लिए जिम्मेदार पदार्थ को अर्क कहा जाता है, वह पदार्थ जो समग्र रूप से निष्कर्षण प्रणाली की भौतिक रासायनिक विशेषताओं को बेहतर बनाने का काम करता है उसे मंदक कहा जाता है। निकाले गए यौगिक वाले कार्बनिक चरण को अर्क कहा जाता है। किसी पदार्थ को अर्क से दूसरे चरण में स्थानांतरित करने की प्रक्रिया को आमतौर पर पुनः निष्कर्षण कहा जाता है; स्ट्रिप निष्कर्षण के लिए इच्छित चरण को स्ट्रिप एक्सट्रैक्टेंट कहा जाता है। तरल-तरल निष्कर्षण में, पुनः निकालने वाले की भूमिका एक निश्चित संरचना के जलीय घोल द्वारा निभाई जाती है, जो शुद्ध पानी भी हो सकता है।

निष्कर्षण एक काफी सरल, स्पष्ट और आसानी से स्वचालित ऑपरेशन है। प्रयोगशाला अभ्यास में, इसे एक अलग फ़नल में किया जाता है,

वी जिसमें चरणों को मैन्युअल या यंत्रवत् हिलाकर मिलाया जाता है। मिश्रण के बाद चरण व्यवस्थित होकर अलग हो जाते हैं। निष्कर्षण का लाभ इसकी बहुमुखी प्रतिभा है। निष्कर्षण लगभग सभी तत्वों द्वारा गठित विभिन्न प्रकृति के घटकों को निकालने के लिए लागू होता है। निष्कर्षण का उपयोग सभी प्रकार की एकाग्रता और पृथक्करण के लिए किया जाता है।

में विश्लेषण के वाद्य तरीकों के संयोजन में, निष्कर्षण बहुघटक वस्तुओं, जैसे अयस्क, मिश्र धातु, शुद्ध पदार्थ, पौधे और जैविक मूल के प्राकृतिक और सिंथेटिक उत्पादों के विश्लेषण की सबसे जटिल समस्याओं को हल करना संभव बनाता है।

में निष्कर्षण संपर्क चरणों में पदार्थ की विभिन्न घुलनशीलता पर आधारित होता है। जब इसे क्रियान्वित किया जाता है, तो पदार्थ एक चरण से दूसरे चरण में तब तक गुजरता है जब तक कि रासायनिक संतुलन स्थापित न हो जाए, जो इसकी विशेषता है

वे वितरण गुणांक (केडी) या पदार्थ के निष्कर्षण की डिग्री (आर) द्वारा निर्धारित होते हैं ). तरल निष्कर्षण के संबंध में हमारे पास है:

जहां सी ओ , सी बी - क्रमशः कार्बनिक और जलीय चरणों में निकाले गए पदार्थ की संतुलन एकाग्रता; क्यू आउट, क्यू इन, क्यू ओ - क्रमशः प्रारंभिक, संतुलन जलीय और कार्बनिक चरण में निकाले गए पदार्थ की एकाग्रता; वी ओ , वी वी - क्रमशः संतुलन जलीय और कार्बनिक चरणों की मात्रा।

यदि समीकरण (5.10) से निम्नानुसार संतुलन चरणों की मात्रा बराबर है, तो हम प्राप्त करते हैं

K d >> 1 पर, लगभग पूर्ण पुनर्प्राप्ति देखी जाती है (R ≈ 100%)। यदि वितरण गुणांक बहुत अधिक नहीं है, तो आर के वांछित मूल्य को प्राप्त करने के लिए बार-बार निष्कर्षण का सहारा लेना आवश्यक है। दोहराव की संख्या n की गणना संबंध से की जाती है

रेफरी से एलजी

जहाँ C प्रारंभिक चरण में निकाले गए पदार्थ की संतुलन सांद्रता है।

दो पदार्थों X और Y के पृथक्करण को चिह्नित करने के लिए, पृथक्करण गुणांक का उपयोग किया जाता है:

α X Y = K d (X) K d (Y)

या एकाग्रता कारक:

एकाग्रता गुणांक अधिक यथार्थवादी रूप से पदार्थों के पृथक्करण को दर्शाता है। स्वीकार्य परिणाम αХ/Y ≥ 104 और K d (Y)K d (X) ≈ 1 के साथ प्राप्त होते हैं।

उदाहरण 5.1. एक अर्क के साथ, पदार्थ X को 1,000 के वितरण गुणांक के साथ निकाला जाता है, और पदार्थ Y - 0.1। एक अन्य अर्क क्रमशः 100 और 0.01 के वितरण गुणांक के साथ समान पदार्थ निकालता है। पृथक्करण दक्षता का मूल्यांकन करें.

समाधान । सूत्र (5.9)-(5.14) का उपयोग करते हुए, हम पाते हैं

1) α एक्स/वाई = 1,000: 0.1 = 104; आर एक्स = 99.9%; आर वाई = 9.1%; के सांद्र = 11.0;

2) α एक्स/वाई = 100: 0.01 = 104; आर एक्स = 99.0%; आर वाई = 1.0%; के सांद्र = 100.

दूसरे मामले में, एकाग्रता 9 गुना बेहतर है।

निष्कर्षण के दौरान, कई प्रक्रियाएं एक साथ होती हैं, जिनमें निकाले गए यौगिकों का निर्माण, चरणों के बीच उनका वितरण, स्थिर रूपों के गठन की प्रतिक्रियाएं (पृथक्करण, संघ, पोलीमराइजेशन) शामिल हैं जो निकालने वाले घटकों में पारित हो गए हैं। इंटरफ़ेज़ संक्रमण के तंत्र के अनुसार, निष्कर्षण प्रक्रियाओं को दो बड़े समूहों में विभाजित किया जा सकता है: भौतिक वितरण और प्रतिक्रियाशील निष्कर्षण के तंत्र द्वारा निष्कर्षण।

भौतिक वितरण तंत्र द्वारा निष्कर्षण. इस मामले में, वितरण निकाले गए पदार्थ की घुलनशीलता ऊर्जा में अंतर से जुड़ा हुआ है। कार्बनिक चरण में एक प्रमुख संक्रमण कमजोर हाइड्रेटेड पदार्थों के लिए देखा जाता है, जिनके अणु तटस्थ, बड़े, गैर-ध्रुवीय या कम-ध्रुवीय होते हैं। अकार्बनिक पदार्थों में, इनमें अणु शामिल हैं, उदाहरण के लिए, I 2, एचजीसीएल 2, एसएनबीआर 4, एएससीएल 3, बीआईआई 3, ओएसओ 4 . कार्बनिक पदार्थों के लिए, उदाहरण के लिए जलीय घोल में घुले पेट्रोलियम उत्पादों के लिए, यह तंत्र अधिक विशिष्ट है। चूँकि इन पदार्थों की सॉल्वेशन ऊर्जा थोड़ी भिन्न होती है, इसलिए भौतिक निष्कर्षण की चयनात्मकता कम होती है। समूह एकाग्रता के लिए इसका प्रयोग उचित है। तटस्थ कार्बनिक सॉल्वैंट्स - पेंटेन, हेक्सेन, कार्बन टेट्राक्लोराइड, ट्राइक्लोरोमेथेन, डाइक्लोरोमेथेन, कार्बन डाइसल्फ़ाइड - का उपयोग भौतिक निष्कर्षण करते समय अर्क के रूप में किया जाता है। इस प्रकार का निष्कर्षण व्यावहारिक महत्व का है, उदाहरण के लिए, एमओ संरचना के ऑक्साइड के रूप में हाइड्रोक्लोरिक एसिड, ऑस्मियम और रूथेनियम के समाधान से जर्मेनियम टेट्राक्लोराइड को अलग करने के लिए 4 मजबूत एसिड के समाधान से, रेडियोधर्मी आइसोटोप के परमाणु विखंडन उत्पादों के मिश्रण से आयोडीन रेडियोन्यूक्लाइड।

प्रतिक्रियाशील निष्कर्षण.प्रतिक्रियाशील निष्कर्षण के लिए तटस्थ, अम्लीय और क्षारीय अर्क का उपयोग किया जाता है। निकाले गए घटक के साथ रासायनिक बंधन के निर्माण के लिए जिम्मेदार दाता परमाणुओं की प्रकृति और निकालने वाले अणुओं की संरचनात्मक समानता के आधार पर, ऑक्सीजन-, नाइट्रोजन- और सल्फर युक्त, चेलेटिंग और मैक्रोसाइक्लिक यौगिकों को प्रतिष्ठित किया जाता है।

को ऑक्सीजन युक्त अर्ककीटोन्स R1 -C(O)-R2, सरल R1 -O-R2 और कॉम्प्लेक्स R1 -C(O)O-R2 या (RO)3 PO एस्टर, सल्फॉक्साइड्स (R)2 SO, फिनोल ArOH, कार्बोक्जिलिक RCOOH और ऑर्गेनोफॉस्फोरस शामिल हैं। (आरओ)2 पी(ओ)ओएच अम्ल। इस समूह के तटस्थ अर्क एक समन्वय तंत्र या आयनिक सहयोगियों द्वारा निकाले गए यौगिकों के आयनिक रूपों के साथ गठित सॉल्वेट्स के रूप में धातु धनायन निकालते हैं। निकाले गए यौगिकों का वितरण गुणांक अर्क की बढ़ती बुनियादीता के साथ बढ़ता है, उदाहरण के लिए, श्रृंखला में: फॉस्फेट (आरओ) 3 पीओ< фосфонаты (RO)2 R1 PO < фосфинаты (RO)R1 R2 PO < фосфиноксиды (R)3 PO. Кислотные экстрагенты экстрагируют катионные формы по механизму ионообменного замещения протона на ионы металла в их молекулах. Экстрагенты этого типа часто называют жидкими катионообменниками:

अर्क के इस समूह का एक व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला प्रतिनिधि डाइ-2-एथिलहेक्सिलफॉस्फोरिक एसिड है, जो समान गुणों वाले कई तत्वों को अलग करना संभव बनाता है।

को नाइट्रोजन युक्त अर्कप्रतिस्थापन की अलग-अलग डिग्री के एमाइन Rn NH3 - n और लवण R4 NX शामिल हैं। अमीनों को जोड़ और आयन विनिमय के तंत्र द्वारा निकाला जाता है:

अतिरिक्त प्रतिक्रिया के अनुसार, एसिड को नाइट्रोजन युक्त अर्क के साथ निकाला जाता है; एक्स-आयन की बढ़ती ताकत और त्रिज्या के साथ उनका निष्कर्षण बढ़ता है। यह प्रतिक्रिया समाधानों से धातु एसिड परिसरों के निष्कर्षण का आधार बनती है।

सल्फर युक्त अर्ककई ऑक्सीजन युक्त अर्क के एनालॉग हैं जिनमें ऑक्सीजन परमाणु को सल्फर परमाणु द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। इनमें से थायोइथर का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। उनके निष्कर्षण गुण च्लोकोफाइल तत्वों के जटिल यौगिकों में लिगेंड के इंट्रास्फेरिकल प्रतिस्थापन की विषम प्रतिक्रियाओं में भाग लेने की उनकी प्रवृत्ति के कारण होते हैं। सबसे मजबूत बंधन तांबा, चांदी, पारा, सोना और प्लैटिनम धातुओं से बनते हैं। परिणामी परिसरों को गतिज जड़ता और खराब पुन: निष्कर्षण क्षमता की विशेषता है। इस कारण से, इनका उपयोग मुख्य रूप से इन तत्वों के समूह एकाग्रता और अलगाव के लिए किया जाता है।

चेलेटिंग निकालने वालेकॉम्प्लेक्सिंग सॉर्बेंट्स के समान कार्यात्मक समूह होते हैं। इनमें दाताओं के रूप में विभिन्न संयोजनों में ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और सल्फर परमाणु होते हैं। एक जटिल कारक दोनों संपर्क चरणों में होने वाली कई प्रतिकूल प्रतिक्रियाएं हैं। वितरण गुणांक के उच्च मान होते हैं। कम चयनात्मकता और पूर्ण घुलनशीलता द्वारा विशेषता। इसलिए, इस प्रकार के अर्क का उपयोग मुख्य रूप से समूह निष्कर्षण के लिए किया जाता है। कुछ निष्कर्षण स्थितियाँ बनाकर: पीएच, निष्कर्षण अभिकर्मक की सांद्रता, मंदक, मास्किंग पदार्थ, निष्कर्षण की चयनात्मकता प्राप्त की जा सकती है।

मैक्रोसाइक्लिक अर्ककई वैकल्पिक टुकड़ों के मैक्रोसाइक्लिक यौगिक हैं -CH2 -CH2 -X-, जहां X ऑक्सीजन, सल्फर और (या) नाइट्रोजन परमाणु हैं। मैक्रोसायकल जिसमें हेटेरोएटम एक ऑक्सीजन परमाणु होता है, क्राउन ईथर कहलाते हैं। इन यौगिकों की निष्कर्षण क्षमता और चयनात्मकता रिंग के आकार और संरचना के साथ-साथ रिंग में सक्रिय हेटरोएटम और प्रतिस्थापन की प्रकृति से निर्धारित होती है। उनके द्वारा चयनात्मक निष्कर्षण एक आयन जोड़ी के रूप में होता है यदि निकालने वाले और धनायन की गुहा के आयामों के बीच एक पत्राचार होता है। इनका उपयोग K+, Tl+, Pb2+, Hg2+, Sr2+, Ca2+ और अन्य धातु आयनों को अलग करने के लिए किया जाता है।

सुपरक्रिटिकल द्रव निष्कर्षण. तरल निष्कर्षण, जिसमें एक तरल पदार्थ निकालने वाले के रूप में कार्य करता है, कहलाता हैसुपरक्रिटिकल द्रव निष्कर्षण.

तरल पदार्थ सुपरक्रिटिकल अवस्था में एक पदार्थ है, अर्थात। महत्वपूर्ण मूल्यों से अधिक तापमान और दबाव पर। एकत्रीकरण की स्थिति के संदर्भ में, द्रव तरल और गैस के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति रखता है। इसका घनत्व गैस के घनत्व से 102 -103 गुना अधिक है, और पदार्थों के विशिष्ट मूल्यों से कम या करीब है

तरल अवस्था। तरल की चिपचिपाहट गैस की चिपचिपाहट के लगभग बराबर होती है, साथ ही यह संबंधित तरल की चिपचिपाहट से 10-100 गुना कम होती है। आमतौर पर, द्रव की भूमिका CO2, NH3, NO, C2-C6 अल्केन्स और उनके कुछ हैलोजन-प्रतिस्थापित एल्केन्स, निचले C1-C3 एल्केनॉल और बेंजीन द्वारा निभाई जाती है। एक नियम के रूप में, उपयोग किए गए तरल पदार्थ 4 से 20 एमपीए के दबाव और 300 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर संचालन की अनुमति देते हैं। कार्बन(IV) मोनोऑक्साइड को इसके गुणों और उपलब्धता के कारण प्राथमिकता दी जाती है। पृथक्करण की चयनात्मकता को तरल पदार्थों में कुछ पदार्थ मिलाकर नियंत्रित किया जाता है। उच्च आणविक भार यौगिकों के निष्कर्षण के लिए सुपरक्रिटिकल द्रव निष्कर्षण का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग, उदाहरण के लिए, पर्यावरणीय वस्तुओं, भोजन, दवाओं और पेट्रोलियम उत्पादों का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है। सुपरक्रिटिकल द्रव निष्कर्षण का उपयोग विशेष रूप से लगातार कार्बनिक प्रदूषकों और सुपर-इकोटॉक्सिकेंट्स के निशान निर्धारित करने में प्रभावी है।

गैस निष्कर्षण.यह संघनित और गैस चरणों के बीच पदार्थों के वितरण के आधार पर अलगाव और पृथक्करण की एक विधि है। गैस निष्कर्षण करते समय, घटक तरल या ठोस चरण से गैस चरण में चले जाते हैं। गैस निष्कर्षण की प्रक्रिया कई मायनों में तरल निष्कर्षण में भौतिक वितरण के समान है। वितरण गुणांक को आमतौर पर प्रारंभिक संघनित चरण (C l (sol)0) में एक घटक की सांद्रता और गैस चरण (C g) में इसकी सांद्रता के अनुपात के रूप में दर्शाया जाता है:

केडी का मान गैस चरण की प्रकृति पर बहुत कम निर्भर करता है और तापमान पर काफी हद तक निर्भर करता है:

जहां ए आई, बी आई निकाले गए घटक की विशेषता वाले पैरामीटर हैं। गैस निष्कर्षण का एक गतिशील संस्करण, जिसे निरंतर भी कहा जाता है

गैस निष्कर्षण, बुलबुले द्वारा महसूस किया जाता है - एक निश्चित अवधि के लिए गैस चरण का निरंतर पारित होना। इस विकल्प का उपयोग वितरण गुणांक के छोटे मानों के लिए किया जाता है। यह अंतर्निहित है गतिशील चरण विश्लेषण. उड़ाए गए घटकों को सोरशन ट्यूब या क्रायोजेनिक जाल में कैद किया जाता है और फिर गैस क्रोमैटोग्राफी द्वारा निर्धारित किया जाता है। घटकों की सांद्रता की गणना सूत्र का उपयोग करके की जाती है

जहां वी जी, वी एल क्रमशः पारित और नमूने के ऊपर शेष निकालने वाली गैस की मात्रा है।

गैस निष्कर्षण का उपयोग पानी और ठोस नमूनों - मिट्टी, खाद्य उत्पादों, फार्मास्यूटिकल्स और पॉलिमर सामग्री से अस्थिर अंशों को अलग करने और केंद्रित करने के लिए किया जाता है।

अलगाव और एकाग्रता के बारे में सामान्य जानकारी

पृथक्करण एक ऑपरेशन है जो आपको नमूने के घटकों को एक दूसरे से अलग करने की अनुमति देता है।

इसका उपयोग तब किया जाता है जब नमूने के कुछ घटक दूसरों के निर्धारण या पता लगाने में हस्तक्षेप करते हैं, यानी, जब विश्लेषणात्मक विधि पर्याप्त चयनात्मक नहीं होती है और विश्लेषणात्मक संकेतों के ओवरलैप से बचा जाना चाहिए। इस मामले में, अलग किए गए पदार्थों की सांद्रता आमतौर पर करीब होती है।

एकाग्रता एक ऑपरेशन है जो आपको नमूने (मैट्रिक्स) के मुख्य घटकों के सापेक्ष एक माइक्रोकंपोनेंट की एकाग्रता को बढ़ाने की अनुमति देता है।

इसका उपयोग तब किया जाता है जब किसी माइक्रोकंपोनेंट की सांद्रता पता लगाने की सीमा से कम हो साथमिनट, यानी जब विश्लेषण विधि पर्याप्त संवेदनशील नहीं है। हालाँकि, घटकों की सांद्रता बहुत भिन्न होती है। एकाग्रता को अक्सर अलगाव के साथ जोड़ दिया जाता है।

एकाग्रता के प्रकार.

1. निरपेक्ष: सूक्ष्म घटक को नमूने के बड़े आयतन या बड़े द्रव्यमान (Vpr या mpr) से सांद्रण के छोटे आयतन या छोटे द्रव्यमान (Vconc या mconc) में स्थानांतरित किया जाता है। परिणामस्वरूप, सूक्ष्मघटक की सांद्रता n गुना बढ़ जाती है:

कहाँ एन - एकाग्रता की डिग्री.

सांद्रण की मात्रा जितनी कम होगी, सांद्रण की मात्रा उतनी ही अधिक होगी। उदाहरण के लिए, 50 मिलीग्राम कटियन रेजिन ने 20 लीटर नल के पानी से जर्मेनियम को अवशोषित किया, फिर जर्मेनियम को 5 मिलीलीटर एसिड के साथ अवशोषित किया गया। परिणामस्वरूप, जर्मेनियम की सांद्रता की डिग्री थी:

2. सापेक्ष (संवर्द्धन): माइक्रोकंपोनेंट को मैक्रोकंपोनेंट से अलग किया जाता है ताकि उनकी सांद्रता का अनुपात बढ़ जाए। उदाहरण के लिए, प्रारंभिक नमूने में सूक्ष्म और स्थूल घटकों की सांद्रता का अनुपात 1:1000 था, और संवर्धन के बाद यह 1:10 था। यह आमतौर पर मैट्रिक्स को आंशिक रूप से हटाकर प्राप्त किया जाता है।

पृथक्करण और एकाग्रता में बहुत समानता है; इन उद्देश्यों के लिए समान तरीकों का उपयोग किया जाता है। वे बहुत विविध हैं. इसके बाद, पृथक्करण और एकाग्रता के तरीकों पर विचार किया जाएगा जो विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में सबसे महत्वपूर्ण हैं।

पृथक्करण और एकाग्रता विधियों का वर्गीकरण

विभिन्न विशेषताओं के आधार पर पृथक्करण और एकाग्रता विधियों के कई वर्गीकरण हैं। आइए उनमें से सबसे महत्वपूर्ण पर नजर डालें।

1. प्रक्रिया की प्रकृति के अनुसार वर्गीकरण चित्र 62 में दिया गया है।

चावल। 62.

पृथक्करण और एकाग्रता की रासायनिक विधियाँ एक रासायनिक प्रतिक्रिया की घटना पर आधारित होती हैं, जो उत्पाद की वर्षा और गैस की रिहाई के साथ होती है। उदाहरण के लिएकार्बनिक विश्लेषण में, एकाग्रता की मुख्य विधि आसवन है: थर्मल अपघटन के दौरान, मैट्रिक्स को सीओ 2, एच 2 ओ, एन 2 के रूप में आसुत किया जाता है, और शेष राख में धातुओं को निर्धारित किया जा सकता है।

पृथक्करण और एकाग्रता की भौतिक-रासायनिक विधियाँ अक्सर दो चरणों के बीच किसी पदार्थ के चयनात्मक वितरण पर आधारित होती हैं। उदाहरण के लिएपेट्रोकेमिकल उद्योग में क्रोमैटोग्राफी का सबसे अधिक महत्व है।

पृथक्करण और एकाग्रता की भौतिक विधियाँ अक्सर किसी पदार्थ के एकत्रीकरण की स्थिति को बदलने पर आधारित होती हैं।

2. दो चरणों की भौतिक प्रकृति के अनुसार वर्गीकरण. किसी पदार्थ का वितरण उन चरणों के बीच किया जा सकता है जो एकत्रीकरण की समान या विभिन्न अवस्थाओं में होते हैं: गैसीय (जी), तरल (एल), ठोस (एस)। इसके अनुसार, निम्नलिखित विधियों को प्रतिष्ठित किया गया है (चित्र 63)।

चावल। 63.

विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में, पृथक्करण और एकाग्रता के तरीकों को सबसे बड़ा महत्व मिला है, जो तरल और ठोस चरणों के बीच किसी पदार्थ के वितरण पर आधारित हैं।

• 3. प्रारंभिक कृत्यों (चरणों) की संख्या के आधार पर वर्गीकरण।
• § एक-चरणीय विधियाँ- दो चरणों के बीच किसी पदार्थ के एकल वितरण पर आधारित हैं। पृथक्करण स्थिर परिस्थितियों में होता है।
• § बहु-चरणीय विधियाँ- दो चरणों के बीच किसी पदार्थ के एकाधिक वितरण पर आधारित हैं। मल्टी-स्टेज विधियों के दो समूह हैं:
• - एकल वितरण प्रक्रिया की पुनरावृत्ति के साथ ( उदाहरण के लिए, बार-बार निष्कर्षण)। पृथक्करण स्थिर परिस्थितियों में होता है;
• - एक चरण के सापेक्ष दूसरे चरण की गति पर आधारित विधियाँ ( उदाहरण के लिए, क्रोमैटोग्राफी)। पृथक्करण गतिशील परिस्थितियों में होता है
• 3. संतुलन के प्रकार के आधार पर वर्गीकरण(चित्र 64)।

चावल। 64.

थर्मोडायनामिक पृथक्करण विधियाँ संतुलन अवस्था में पदार्थों के व्यवहार में अंतर पर आधारित होती हैं। विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में इनका सर्वाधिक महत्व है।

गतिज पृथक्करण विधियाँ संतुलन की स्थिति की ओर ले जाने वाली प्रक्रिया के दौरान पदार्थों के व्यवहार में अंतर पर आधारित होती हैं। उदाहरण के लिएजैव रासायनिक अनुसंधान में, वैद्युतकणसंचलन का सबसे अधिक महत्व है। अन्य गतिज विधियों का उपयोग कोलाइडल समाधानों के कणों और उच्च आणविक भार यौगिकों के समाधानों को अलग करने के लिए किया जाता है। विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में, इन विधियों का उपयोग कम बार किया जाता है।

क्रोमैटोग्राफ़िक विधियाँ थर्मोडायनामिक और गतिज संतुलन दोनों पर आधारित हैं। विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में उनका बहुत महत्व है, क्योंकि वे बहुघटक मिश्रणों को अलग करने और एक साथ गुणात्मक और मात्रात्मक विश्लेषण करने की अनुमति देते हैं।

पृथक्करण और एकाग्रता की एक विधि के रूप में निष्कर्षण

निष्कर्षण दो अमिश्रणीय तरल चरणों (अक्सर जलीय और कार्बनिक) के बीच किसी पदार्थ के वितरण के आधार पर पृथक्करण और एकाग्रता की एक विधि है।

निष्कर्षण पृथक्करण के उद्देश्य से ऐसी स्थितियाँ बनाई जाती हैं कि एक घटक पूरी तरह से कार्बनिक चरण में चला जाता है, और दूसरा जलीय चरण में रहता है। फिर चरणों को एक अलग फ़नल का उपयोग करके अलग किया जाता है।

पूर्ण सांद्रता के प्रयोजन के लिए, पदार्थ को जलीय घोल की बड़ी मात्रा से कार्बनिक चरण की छोटी मात्रा में स्थानांतरित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप कार्बनिक अर्क में पदार्थ की सांद्रता बढ़ जाती है।

सापेक्ष सांद्रता के प्रयोजन के लिए, स्थितियाँ बनाई जाती हैं ताकि माइक्रोकंपोनेंट कार्बनिक चरण में चला जाए, और अधिकांश मैक्रोकंपोनेंट जलीय चरण में रहे। परिणामस्वरूप, कार्बनिक अर्क में सूक्ष्म और स्थूल घटकों की सांद्रता का अनुपात सूक्ष्म घटक के पक्ष में बढ़ जाता है।

निष्कर्षण के लाभ:

• § उच्च चयनात्मकता;
• § कार्यान्वयन में आसानी (केवल एक अलग फ़नल की आवश्यकता है);
• § कम श्रम तीव्रता;
• § गति (3-5 मिनट);
• § निष्कर्षण बाद की निर्धारण विधियों के साथ बहुत अच्छी तरह से जुड़ जाता है, जिसके परिणामस्वरूप कई महत्वपूर्ण परिणाम मिलते हैं संकर विधियाँ(निष्कर्षण-फोटोमेट्रिक, निष्कर्षण-स्पेक्ट्रल, आदि)।

पृथक्करण और एकाग्रता की एक विधि के रूप में सह-वर्षा

सह वर्षा - यह अपने गठन के दौरान एक तलछट-संग्राहक द्वारा एक माइक्रोकंपोनेंट का कब्जा है, और माइक्रोकंपोनेंट एक असंतृप्त समाधान (पीएस) से तलछट में गुजरता है< ПР).

जैसा कलेक्टरोंविकसित सतह वाले अकार्बनिक और कार्बनिक खराब घुलनशील यौगिकों का उपयोग करें। चरण पृथक्करण निस्पंदन द्वारा किया जाता है।

सह-वर्षा का उपयोग निम्नलिखित उद्देश्यों के लिए किया जाता है:

• § एकाग्रताअशुद्धियाँ एक बहुत प्रभावी और सबसे महत्वपूर्ण तरीकों में से एक है, जो आपको एकाग्रता को 10-20 हजार गुना बढ़ाने की अनुमति देती है;
• § विभागोंअशुद्धियाँ (कम अक्सर)।

अलगाव और एकाग्रता की एक विधि के रूप में सोखना

सोरशन ठोस या तरल शर्बत द्वारा गैसों या घुले हुए पदार्थों का अवशोषण है।

जैसा शर्बतसक्रिय कार्बन, Al2O3, सिलिका, जिओलाइट्स, सेलूलोज़, आयनिक और चेलेटिंग समूहों के साथ प्राकृतिक और सिंथेटिक सॉर्बेंट्स का उपयोग किया जाता है।

पदार्थों का अवशोषण चरण की सतह पर हो सकता है ( एडी सोरशन) या चरण की मात्रा में ( एबी सोरशन). विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में सबसे अधिक उपयोग किया जाता है सोखनाके उद्देश्य के साथ:

• § पृथक्करणपदार्थ, यदि चयनात्मक अवशोषण की स्थितियाँ बनाई जाती हैं;
• § एकाग्रता(कम अक्सर)।

इसके अलावा, गतिशील परिस्थितियों में सोखना पृथक्करण और विश्लेषण की सबसे महत्वपूर्ण विधि - क्रोमैटोग्राफी का आधार बनता है।