» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
 » Все публикации автора

Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»

Декабрь, 2019 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №12 (33) 2019

Автор: Маганева Анна Эдуардовна, студент
Рубрика: Химические науки
Название статьи: Осадочная хроматография, как метод исследования химии в школе

Статья просмотрена: 100 раз
Дата публикации: 19.11.2019

УДК 7642

ОСАДОЧНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ, КАК МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ ХИМИИ В ШКОЛЕ

Маганева Анна Эдуардовна

студент

Самарский государственный социально-педагогический университет, г. Самара

 

Аннотация. В данной статье рассматривается актуальность метода осадочной хроматографии при изучении химии в старших классах.  Приводится алгоритм проведения факультативного занятия по изучению этого метода и использованию его на практике.  Описывается принцип хроматографического осаждения и его значение для химии в целом.

Ключевые слова: осадочная хроматография, разделение, осаждение, хроматограмма.

 

Открытие известным русским ботаником  М.С. Цветом хроматографического анализа стало крупнейшим достижением химической науки XX века.  Хроматографический анализ представляет собой один из видов физико-химического анализа. Сейчас это наиболее известный метод разделения и анализа смесей.

Метод осадочной хроматографии основан на образовании труднорастворимых соединений. Разделение веществ наблюдается в порядке последовательного увеличения растворимости выпадающих осадков, что позволяет обучающимся наблюдать химическую реакцию [1].

Для школы это наиболее удобный демонстрационный метод исследования химических веществ. Например, методика выполнения осадочных хроматограмм в гелях чрезвычайно проста, не требует  почти никакой  аппаратуры, происходит очень четкое разделение и результаты хорошо воспроизводятся (образующийся осадок прочно фиксируется в толще геля и виден невооруженным глазом, за счет его прозрачности).

Тем не менее, в школьном курсе химии хроматографии уделяется очень мало внимания, наиболее изучаемыми методами исследования являются – наблюдение, простой эксперимент и моделирование. Для изучения этого метода не отведено специальное количество часов по учебной программе, поэтому учителю необходимо вынести его изучение на факультативные занятия для 10-11 классов. Это позволит обучающимся получить  возможность пополнить теоретические знания, приобрести и закрепить навыки экспериментальной исследовательской работы. Ученикам, избравшим химические специальности, такой факультатив  поможет овладеть необходимыми приемами умственной деятельности, развить творческое мышление, совершенствовать навыки практической и исследовательской работы. Практическое занятие по хроматографии включает  проведение исследований: постановку опытов, обработку результатов, формулирование выводов.

В начале  занятия следует рассказать о значении хроматографии, областях ее применения и сущности метода в целом, затем приступить к практической части:

Практическая работа «Осадочная хроматография»

Опыт 1. Хроматографирование смеси Ag+, Hg2+, Pb2+

Цель работы: Ознакомиться  с осадочной бумажной хроматографией на примере разделения смеси ионов и их идентификации

Реактивы:

1.

Нитрат серебра, AgNO3, 0,25 М

2.

Нитрат ртути (II), Hg(NO3)2, 0,25 М

3.

Нитрат свинца (II), Pb(NO3)2, 0,25 М

4.

Иодид калия, KJ, 5 %-ный р-р

5.

Гидроксид натрия, NaOH, 0,05 М

Посуда и принадлежности:

1.

Фильтровальная бумага

2.

Мерная пипетка, 1 мм, 3 шт.

3.

Пинцет

4.

Пипетка или стеклянная трубочка

Теоретическое обоснование опыта:

Если нанести на предварительно обработанный реагентом фильтр каплю смеси ионов, дающих с реагентом окрашенные осадки, то на фильтре образуются окрашенные зоны-кольца, распределившиеся на фильтре в порядке различной адсорбируемости их обработанным реагентом фильтром. В центре фильтра образуется окрашенное пятно наиболее хорошо адсорбирующегося осадка, к периферии фильтра – осадки, адсорбирующиеся хуже. Такая бумажная хроматограмма носит название осадочной  [2].

Ход работы:

  1. Готовится фильтр для бумажной осадочной хроматографии и анализируемая смесь ионов (Два фильтра смачивают 5 %-ным раствором иодида калия KJ, опуская фильтры в раствор пинцетом. Высушивают фильтры на воздухе).
  2. Смесь наносится на фильтр (Смешать по 1 мл растворов AgNO3, Hg(NO3)2 и Pb(NO3)2, перемешать).
  3. Полученная первичная осадочная бумажная хроматограмма промывается и интерпретируется.
  4. Получают вторичную хроматограмму путем проявления первичной.
  5. Все хроматограммы подсушиваются и вклеиваются в тетрадь для лабораторных работ вместе с уравнениями.

Суть работы:

Катионы анализируемой смеси вступают в реакцию с иодидом калия, которым предварительно был пропитан фильтр, образуя осадочную хроматограмму, зоны которой имеют цвета осадков, образовавшихся в соответствии с уравнениями:

AgNO3 + KJ → КNO3 + AgJ↓ (бледно-желтый)

Hg(NO3)2 + 2KJ → 2KNO3 + HgJ2↓ (оранжевый)

Pb(NO3)2 + 2KJ → 2KNO3 + PbJ2↓ (ярко-желтый) [3].

В         центре хроматограммы остается бледно-желтое пятно AgJ. В избытке NaOH оно постепенно чернеет вследствие образования сначала оксида серебра, который затем разложится до свободного серебра:

AgJ + NaOHAgOH↓ + 2NaJ

2AgOH↓→ Ag2O + H2O

2Ag2O → 4Ag↓ + O2

Возможные выводы:

Анализируя  первичную  хроматограмму,  можно определить  катионы  Hg2+   (оранжевая  зона  в центре) и Pb2+ (ярко-желтая зона по периферии). Бледно-желтая же окраска AgJ, принадлежащая иону    Ag+,    обладает    самой    лучшей адсорбцией  среди  данных  трех  ионов.

Опыт №2. Хроматографирование смеси Pb2+и Fe3+

Ход работы:

  1. Готовится фильтр для бумажной осадочной хроматографии и анализируемая смесь ионов (Pb2+и Fe3+: В химических стаканах на 50 мл приготовить по 10 г 10%-ных растворов KJ, Pb(NO3)2 и FeCl3).
  2. Смесь наносится на фильтр, полученная первичная осадочная бумажная хроматограмма промывается и интерпретируется.
  3. Получают вторичную хроматограмму путем проявления первичной.
  4. Все хроматограммы подсушиваются и вклеиваются в протокол о проделанной работе.

Суть работы:

Буроватая окраска возникает из-за образования J2, желтая – PbJ2:

Pb(NO3)2 + 2KJ → PbJ2↓ (желтый) + 2KNO3

На зоне буроватой окраски после нанесения капли раствора K4[Fe(CN)6], наблюдается образование синей окраски берлинской лазури:

4FeCl3 + 3К4[Fe(CN)6] → Fe4[Fe(CN)6]3↓ (берлинская лазурь, синяя) + 12KCl

 Сделайте выводы по лабораторной работе.

 

Таким образом, изучении хроматографии на факультативных занятиях имеет профессиональную направленность и  даст старшеклассникам возможность лучше познакомиться с этим методом. Возможно, заинтересованные в этом обучающие смогут продолжить образование в сферах применения хроматографии, таких как:

  1. Установление структуры ДНК
  2. Выделение и очистка антибиотиков, витаминов, алкалоидов, гормонов.
  3. Разделение и анализ многокомпонентных смесей
  4. Контроль окружающей среды
  5. Контроль производства и качества
  6. Промышленный метод выделения и обогащения ценных продуктов [3].


Список литературы:

  1. Айвазов Б.В. Практическое руководство по хроматографии// М.: Высшая школа. - 1968. – 281 с.
  2. Лабораторное руководство по хроматографическим и смежным методам. М.: Мир. - 1982.// редактор Микеш О., перевод с английского Кошевника А.Ю., Орловского С.А., под редакцией Березкина В.Г.
  3. Хроматографические методы анализа: количественный и качественный анализ, история возникновения [Электронный ресурс]/URL: https://www.meta-chrom.ru/company/articles/chromatographic-analysis-methods/ Дата обращения: 19.11.2019


Комментарии:

Фамилия Имя Отчество:
Комментарий: