» 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
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:
-
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).
- Смесь наносится на фильтр (Смешать по 1 мл растворов AgNO3, Hg(NO3)2 и Pb(NO3)2, перемешать).
- Полученная первичная осадочная бумажная хроматограмма промывается и интерпретируется.
- Получают вторичную хроматограмму путем проявления первичной.
- 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 + NaOH → AgOH↓ + 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:
- 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).
-
Смесь
наносится на фильтр, полученная первичная осадочная бумажная хроматограмма промывается и интерпретируется.
- Получают вторичную хроматограмму путем проявления первичной.
-
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:
- Установление структуры ДНК
- Выделение и очистка антибиотиков, витаминов, алкалоидов, гормонов.
- Разделение и анализ многокомпонентных смесей
- Контроль окружающей среды
- Контроль производства и качества
- Промышленный метод выделения и обогащения ценных продуктов [3].
Список литературы:
- Айвазов Б.В. Практическое руководство по хроматографии// М.: Высшая школа. - 1968. – 281 с.
- 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.
- 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: