Используя ресурсы Интернета, страница 19 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Задание в конце параграфа. Параграф 4. Чистые вещества и смеси. Глава I. Первоначальные химические понятия - страница 19.

Условие 2023.

Используя Интернет и другие источники информации, ознакомьтесь с ещё одним способом разделения и анализа смесей — хроматографией.

Решение 2.

Хроматография — это физико-химический метод разделения, идентификации и количественного определения компонентов сложных смесей. Принцип метода основан на различном распределении компонентов между двумя фазами: неподвижной (стационарной) и подвижной (мобильной), которая движется относительно неподвижной.

Название метода, предложенного русским ученым-ботаником Михаилом Семеновичем Цветом в 1903 году, происходит от греческих слов chroma — «цвет» и grapho — «пишу». Исторически первым объектом разделения были растительные пигменты (хлорофиллы и каротиноиды), которые в ходе эксперимента образовывали разноцветные зоны на сорбенте.

Принцип разделения

В основе хроматографического разделения лежит различие в физико-химических свойствах компонентов смеси, таких как их размер, полярность, летучесть или сродство к неподвижной фазе. Смесь, растворенная в подвижной фазе (элюенте), пропускается через систему, содержащую неподвижную фазу (сорбент).

Компоненты смеси вступают в обратимые взаимодействия с неподвижной фазой (например, адсорбируются на ее поверхности). Те вещества, которые сильнее взаимодействуют с неподвижной фазой, удерживаются ею и движутся медленнее. Вещества, которые слабее взаимодействуют и/или лучше растворяются в подвижной фазе, перемещаются быстрее. В результате этого различия в скоростях движения компоненты проходят через систему за разное время и выходят из нее по отдельности, что позволяет их разделить и проанализировать.

Классификация методов хроматографии

Существует множество видов хроматографии, которые классифицируют по разным признакам.

1. По агрегатному состоянию подвижной фазы:

• Газовая хроматография (ГХ): подвижной фазой является инертный газ (например, гелий, азот, аргон). Метод применяется для анализа летучих и термически стабильных соединений.
• Жидкостная хроматография (ЖХ): подвижной фазой является жидкость (растворитель или их смесь). Это наиболее универсальный вид хроматографии, позволяющий разделять широкий спектр веществ. Важнейшим ее вариантом является высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), отличающаяся высокой скоростью и эффективностью разделения за счет использования высокого давления для прокачки элюента.

2. По способу проведения разделения (геометрии системы):

• Колоночная хроматография: неподвижная фаза (сорбент) находится в специальной трубке — колонке. Это наиболее распространенный вариант как в ГХ, так и в ЖХ.
• Планарная (плоскостная) хроматография: неподвижная фаза нанесена тонким слоем на плоскую подложку (пластину).
  • Бумажная хроматография: в качестве неподвижной фазы выступает целлюлоза специальной хроматографической бумаги.
  • Тонкослойная хроматография (ТСХ): неподвижная фаза (например, силикагель или оксид алюминия) нанесена на стеклянную, пластиковую или алюминиевую пластинку. Для качественного анализа в планарной хроматографии используют коэффициент подвижности $R_f$ (retention factor), который вычисляется по формуле: $R_f = \frac{l_{component}}{L_{eluent}}$, где $l_{component}$ — расстояние, пройденное пятном компонента от линии старта, а $L_{eluent}$ — расстояние, пройденное фронтом подвижной фазы от линии старта.

Области применения

Благодаря своей высокой эффективности и универсальности хроматография находит применение практически во всех областях науки и промышленности:

• Научные исследования: анализ продуктов химических реакций, выделение и очистка веществ, изучение сложных биологических систем.
• Медицина и фармация: диагностика заболеваний по анализу биологических жидкостей (крови, мочи), контроль качества лекарственных препаратов, разработка новых лекарств.
• Экологический мониторинг: определение пестицидов, промышленных токсикантов и других загрязнителей в воде, воздухе и почве.
• Пищевая промышленность: контроль качества и безопасности продуктов питания, определение содержания витаминов, консервантов, красителей, выявление фальсификатов.
• Криминалистика: анализ вещественных доказательств, идентификация наркотических веществ, ядов, взрывчатых веществ.

Ответ: Хроматография — это мощный физико-химический метод для разделения и анализа сложных смесей. Его принцип основан на различном распределении компонентов смеси между двумя фазами — неподвижной (стационарной) и подвижной. Компоненты, по-разному взаимодействуя с неподвижной фазой, движутся с разной скоростью в потоке подвижной фазы, что и приводит к их разделению. Существуют различные виды хроматографии (газовая, жидкостная, тонкослойная и др.), которые широко применяются в химии, медицине, экологии, пищевой промышленности и криминалистике для качественного и количественного анализа веществ.