Способ качественного анализа вещества

 

Союз Советских

СОциьлнстйческих

Республик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ CSN ЕТИЛЬСТВУ

{u)855475 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (51)М. Кл З (22) Заявлено 18,1279 (21) 2854508/18-25

G 01 N 27/26 с присоединением заявки ИоГосударственный комитет

СССР яо делам изобретений н открытнй (23) ПриоритетОпубликовано 1508.81. Бюллетень Но 30

Дата опубликования описания 15.0881 (53) УДК 543.54 (088.8) (72} Автор изобретения

Н.С.Лядов

l нстктут,.

Ордена Ленина физико-технический .им .A.Ô.ÈoôÔå АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ КАЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА ВЕИЕСТВА

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к качественному анализу материалов с помощью электрохимических средств путем электрофореза (изотахофбреза).

В известном способе качественного анализа вещества проба разделяется эонным злектрофорезом на эоны оТдальных ионов и определяется относительная подвижность ионов (по отношению к подвижности некоторого иона).

Найденная подвижность используется для идентификации иона в зоне путем сравнения с рядом подвижностей, определенных ранее для разных ионов в тех же условиях (1).

Недостатками метода являются большая трудоемкость, характерная для зонного электрофореза, а также недостаточная для многих случаев вос- 20 производимость измерений. Даже при тщательной постановке эксперимента подвижность определяется с ошибкой

3-5% °

Известен также способ качественного анализа вещества путем разделения пробы изотахофорезом на эоны чистых компонентов, измерения параметра, характеризующего природу ком понента в каждой зоне, сравнения его З0 с эталонным рядом значений этой величины. В качестве последнего могут быть использованы измерения электропроводности зон, выделившегося в них злектрофоретического тепла, относительной электрофоретической подвижности, УФ-поглощения в зонах (2) .

Недостатком измерения электропроводности растворов является сложность изготовления измерительной аппаратуры, необходимость стабилизировать температуру окружающей капилляр среды и величину тока. уКазанными недостатками обладает и метод идентификации компочентов по выделившемуся в зоне теплу. Кроме того, минимальная длина зоны, открываемая термопарой, является относительно большой5 мм. В результате при детектировании термопарой необходимо брать значительные количества пробы, что увеличивает время разделения, т.е. время анализа. Ограничения идентификации по УФ-поглощению эон заключается в том, что не все вещества оптически активны в этой области спектра.

Цель изобретения - упрощение анализа и повьааение его экспрессности.

855475

Поставленная цель достигается тем, что н способе качественного анализа вещества путем разделения пробы изотахофорезом на зоны чистых компонентов, измерения параметра, характеризующего природу компонента н каждой зоне, сравнение его с эталонным рядом значений этой величины, после разделения пробы на упомянутые эоны измеряют длину каждой зоны, пропускают дополнительно поток ионов одного нида, подвижность которых обеспечивает их прохождение через все зоны, повторно измеряют длины полученных эон и определяют отношение упомянутых длин зон.

Как показывает опыт, отношение длин зон до и при пропускании дополнительного потока одного вида является величиной, характерной для каждого вещества. Эта величина практически остается постоянной при изменении температуры окружающей среды на несколько градусов, так как не изменяются при этом длины зон до и при прапускании дополнительного потока ионов, и обнаруживает слабую зависимость от тока н нетермостатируемом капилляре из-за нагревания раствора. Изменения от тока в основном обусловлены длиной зоны до пропускания дополнительного потока ионов и составляют для некоторых веществ 0,51Ъ, когда ток меняется на 10Ъ, Для многих веществ влияние тока меньше или вообще не регистрируется. В связи с этим по предлагаемому способу анализа можно не прибегать к термостатиронанию капилляра и стабилизации тока, что упрощает анализ.

Возможность использовать для оПределения отношения длин зон нетермостатируемый капилляр позноляет применить визуальное детектирование зон электролитов, например по показателям преломления растворов. Показатель преломления позволяет регистрировать минимальную длину зоны—

0,2 мм, что значительно меньше, чем при термометрическом.

Дополнительным эффектом при использовании предлагаемого способа является повышение точности анализа.

Точность анализа зависит от точности измерения идентифицирующего параметра полноты разделения смеси на эоны чис-. тых компонентов и воэможности увеличить различие в ицентифицирующем параметре для ионов настолько, чтобы оно было больше погрешности измерений

В предлагаемом способе точность измерения отношения длин зон ранна

1-3Ъ, при оптическом детектировании могут быть разделены зоны с разницей в подвижности меньше 1Ъ; например редкоземельные ионы. Всегда существует возможность сделатн разницу отношений длин зон для ионов больше погрешности измерений. Для этого более эффективным средством, чем варьирование температуры, концентрации или типа протиноиона, является изменение природы ионов, пропускаемых через зоны. Как показывает опыт, чем ближе подвижность ионов, тем больше разница в отношениях длин зон. При этом достаточно, если разница в подвижности ионов, пропускаемых через зоны, и анализируемых ионов была в

l5-2О раз больше разницы в подвижностях анализируемых ионов, что легКо выполнить.

B качестве примера проводят определения отношения длин зон до и при пропускании дополнительного потока ионов для уксуснокислых солей некоторых металлов в водных растворах.

В экспериментах используют визуальное детектирование зон оптическим способом по показателям преломлений растворов. Определение отношения длин эон производят при ведущем электро лите-уксуснокислом натрии Найс концентрации 1,90 г-моль/г и замыкающем уксуснокислом свинце РЬАс концентрации О,б64 г-моль/л. Ведущий электролит подкисляют уксусной кислотой до 0,1 r-моль/л, чтобы создать в зонах исследуемых солей рН, предотвращающих выпадение их в осадок. В качестве дополнительных ионов, пропускаемых через зоны, используют катионы Na u Ni . Для этого в замыкаю+,24 щий электролит PbAc добавляют н одном случае ведущий электролит NaAc, а н другом водный раствор Ni{NO)

Зэ концентрации 0,615 г-моль/л. у кати" онов Na+ подвижность больше подвижности катионов замыкающего электролита и смеси, сильно отличаясь от них, и они мигрируют через все зоны к катоду. У катионов Ni подвижность ближе к подвижности катионов смеси, чем у Na и они пройдут только через зоны тех катионов смеси, подвижность которых меньше подвижности ионов Й» . Длины зон при пропускании ионов Но или М будут зависеть от концентрации этих ионов в замыкающем электролите РЬАс2 . Растворы NaAc и N< (МО )2 добавляют в раствор РЬАс в количествах, чтобы получить смешанные растворы с 25 и

10 мол.Ъ NaAc и с 9 молЪ, М(КЩ ..

В 25Ъ-ном растворе концентрация КаАс

О, 198 r-моль/л,РЬАс 0,595 г-моль/л, в 10Ъ-ном растворе концентрация NaAc

О 0,0712 r-моль/л, РЬАс О,б39 r-моль/л, н 9Ъ-ном растворе концентрация РЬАс

0,60 г-моль/л, Ni {N09)g 0,060 r-моль/л.

Определение отношения длин зон щ для каждого вещества производят в отдельном опыте, забирая в капилляр раствор одной соли. Используемый капилляр имеет постоянство сечения по длине около 1Ъ. Другие условия опыта: температура окружающего капилляр воэ855475 духа 20-2?"С, внутренний диаметр капилляра 0,095 мм, наружный 0,185 мм, величина тока до пропускания дополнительного потс.ка ионов 100 мкА, при

Стандартное отклонение (ва 4) Соль

Отношение длин зон

Содержание NaAc

10%

1,95+0,02

1,57+0,03

СаАс

Содержание NaAc

0,009

0,008

0;006

Содержание Ni(Q 9%

1,23+0,02

1,13+0,02

СЙАсд

СиАс

Cd чем ионы И«и дают сильно р Раэличакмциеся Отношения длин зон °

Для солей ZnAc< GdЛс<, loac, приведены статически обработанные данные при числе опытов п=4 и доверительной вероятности 0,95. Для остальных солей приведена предельная ээ ошибка У, рассчитанная по формуле:

d o+ hC где Воэ - длины эоны до и при пропускании дополнительного потока ионов, соответственно а о r < i - абсолютные ошибки иэрения д эон и

Ф;, соответственно. В опытах длины эон берут 20-40 мм, а ВраС 0,3 мм.

Определение отношения длин зон для солей LiAc, и СаАс сделаны с 10%ным раствором, так как в случае 25%ного раствора эти соли изменяют кон- центрацию в зоне настолько, что, не достигнув нового стационарного состояния, зоны их становятся не детектируемыми, так как показатели преломления растворов в них и в зоне ведуШего электролита сильно сближа° f+ ются. При пропусканни ионов h4 через эоны отношения длин зон определяются только для растворов С4 Ас и СиМ,, так как при пропускании ионов Na эти

Ф растворы показывают близкие значения отношений длин зон. Видно, что ионы

И а, имение более близкую подвижность к подвижности ионов Си и

СоАс<

N1Aco.

ZnAc

СаАС2

СиАс

1.аАс

2,29+0,02

2,15+0,02

1,699+0,014

1,527+0,012

1 55+0 02

1,472+0,009 пропускании ионов Na 150 мкА, ионов

Н 120 мкА. Данные по определению

° +й эталонного ряда отношений длин эон приведены в табл,1.

Т а б л и ц а 1

855475

Таблица 2

Отношение длин зон при пропускании ионов

И а+

ИдентиФицировано

Идентифицировано

Отношение длин зон при пропускании ионов

Стандартное отклонение (и= 5) Зона, 9

Взято

} % " (Р= 1) XiAc

ЕпАс

Ьаьс, ОР027

0,019

0,029

0,023

2,16+0,03

1,72+0,02

1,47+0,04

NiAc<

КпАс<

1 асс

CdAc

1,53+0,02

CdAc или

CuAcÄ

CdAc <

CuAcg 1,534+0,014

ОДДС или

СиАс

СггАсд

Результаты измерения отношения зующего природу компонента в каждой длин зон воспроизводятся с точнос- зоне, сравнение егo с эталонным рятью 1-3ti ° Неопределенность идентифи- дом значений этой величины, о т л и цирования эон 4 и 5 при пропускании ч а ю шийся тем, что, с целью ионов Кггг устраняется пропускани- понышения экспрассности анализа и ем чеРез эти зоны ионов Нг, кото- его упрощения, после разделения прорые добавляются в раствор РЬАо н ни- бы на упомянутые зоны измеряют длину де растноров Кг(КОЭ)1, чтобы концен- каждой эоны, пропускают дополнительтрация М (>0g)g была 9 мол.Ъ.Данные но поток ионов одного нида, подвижпо измерению отношения длин зон при ность которых обеспечивает их пропропускании ионов NP приведены хождение через нсе эоны, повторно в табл.2. Таким образом, в приведен- О измеряют длины полученных зон и опреных случаях природа компонентов ус- деляют отношение упомянутых длин зон. тановлена надежно. Источники информации, Предложенный способ более прост, принятые но внимание при экспертизе чем известные, позволяет быстро и 1. G.de Vries, G.Р.SchOtz, Е, van точно проводить идентификацию орга- з5 Dalen, J.Chromatogr, 1964, v 13, нических и неорганических веществ. р.119.

Формула изобретения 2. Everaerts, Г М, Bechers 7.L., Способ качественного анализа не- Чег).гедуеп Th. Р.E.M.! Хsot achophoresis щества путем разделения пробы изо- Teary, instrumentation and applical тахофорезом .на зоны чистых компонен- щ tions. Amsterdam, 1976, р.285 (протов, измерения параметра, характери- тотип).

ВНИИПИ Заказ 6895/б О Тираж 907 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4

Качественный анализ проводят длясмеси Л о,, Сс1Ас (смесь 1), как имеющей сильно различающиеся отношения длин эон и для смеси Си Ь

М г АС,1, Ег Ас,, 1„a kc, „Сг:гМ, (смесь 2), как имеющей близкие значения отношений длин зон. Обе смеси делят изотохофореэом на эоны чистых. компонентов в условиях определения эталонного ряда отношений длин зон, т.е. ведущий электролит - водный раствор ЙаАс концентрации

1,90 г-мольбт, замыкающий - раствор

РЬАс„ концентрации 0,664 гмоль/л.

Идентификацию компонентов в смеси

1 проводят, пропуская через зоны поток ионов No+, которые добавляются н раствор РЬАс в виде раствора йаД, чтобы концентрация яаМ была 10 мол.Ь. Получены следующие значения отношения длин зонг 1,90+0,05;

1„57+0,03, т.е. н соответствии с табл.1 эталонного ряда компоненты должны идентифицироваться как X

В случае смеси 2 через зоны сначала пропускают ионы No+, добавленные в замыкающий раствор PbAc в виде раствора Ко с, чтобы концентрация NaAc была 25 мол.Ъ. Делают измерения отношения длин зон в

5 опытах. Статически обработанные данные при доверительной вероятнос,ти 0,95 приведены в табл.2.