Методы разделения и концентрирования в аналитической химии

Л.Н. МОСКВИН, О.В. РОДИНКОВ

МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ  
И КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ 
В АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Л.Н. МОСКВИН, О.В. РОДИНКОВ

2019

Третье издание

Ë.Í. Ìîñêâèí, Î.Â. Ðîäèíêîâ
Ìåòîäû ðàçäåëåíèÿ è êîíöåíòðèðîâàíèÿ â àíàëèòè÷åñêîé
õèìèè: Ó÷åáíèê / Ë.Í. Ìîñêâèí, Î.Â. Ðîäèíêîâ – 3-å èçä. –

Äîëãîïðóäíûé: Èçäàòåëüñêèé Äîì «Èíòåëëåêò», 2019. – 352 ñ.

ISBN 978-5-91559-265-9

Ó÷åáíèê ïîñâÿùåí îäíîìó èç âàæíåéøèõ ðàçäåëîâ àíàëèòè÷åñêîé
õèìèè - ìåòîäàì ðàçäåëåíèÿ è êîíöåíòðèðîâàíèÿ âåùåñòâ è îòðàæàåò
ñîâðåìåííûé óðîâåíü ðàçâèòèÿ àíàëèòè÷åñêîé õèìèè ïî äàííîìó íàïðàâëåíèþ. Ïðåäëàãàåìûé ó÷åáíèê íå èìååò àíàëîãîâ ïî øèðîòå è
ãëóáèíå îõâàòà ìåòîäîâ ðàçäåëåíèÿ, âûãîäíî îòëè÷àÿñü îò áîëüøèíñòâà èçâåñòíûõ èçäàíèé, ïîñâÿùåííûõ, êàê ïðàâèëî, òîëüêî îäíîìó
èç íèõ èëè îäíîé ãðóïïå ìåòîäîâ. Äðóãèì âàæíûì îòëè÷èåì ÿâëÿåòñÿ ñòðîãàÿ êëàññèôèêàöèÿ âñåãî ìíîãîîáðàçèÿ ìåòîäîâ ðàçäåëåíèÿ,
áëàãîäàðÿ ÷åìó ïðåäëàãàåìûé ó÷åáíèê ìîæåò ñëóæèòü ïóòåâîäèòåëåì
â ñëîæíîì ëàáèðèíòå êàê äàâíî èçâåñòíûõ, òàê è íåäàâíî ïîÿâèâøèõñÿ ìåòîäîâ. Ïðè ýòîì àâòîðû íå îãðàíè÷èâàþòñÿ ðàññìîòðåíèåì òðàäèöèîííîãî àñïåêòà èõ ïðèìåíåíèÿ íà ñòàäèè ïðîáîïîäãîòîâêè â
êëàññè÷åñêîì ëàáîðàòîðíîì àíàëèçå. Îñíîâíîå âíèìàíèå óäåëåíî áîëåå âàæíîé äëÿ ñîâðåìåííîé àíàëèòè÷åñêîé õèìèè ïðîáëåìå ïðèìåíåíèÿ ìåòîäîâ ðàçäåëåíèÿ â êà÷åñòâå îñíîâû ãèáðèäíûõ ìåòîäîâ àíàëèçà
è íà ñòàäèè ïðîáîïîäãîòîâêè â ïðîòî÷íûõ ìåòîäàõ àíàëèçà.
Åùå îäíîé îòëè÷èòåëüíîé ÷åðòîé ïðåäëàãàåìîãî ó÷åáíèêà ÿâëÿåòñÿ
ñî÷åòàíèå ãëóáèíû èçëîæåíèÿ ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ îñíîâ ðàññìàòðèâàåìûõ ìåòîäîâ ñ êðèòè÷åñêèì àíàëèçîì èõ àíàëèòè÷åñêèõ âîçìîæíîñòåé.  ñîâîêóïíîñòè ýòî ïðèäàåò ó÷åáíèêó óíèâåðñàëüíîñòü äëÿ
ïîòåíöèàëüíûõ ïîëüçîâàòåëåé.
Ó÷åáíèê ïðåäíàçíà÷åí, ïðåæäå âñåãî, äëÿ ñòóäåíòîâ õèìè÷åñêèõ
ôàêóëüòåòîâ êëàññè÷åñêèõ óíèâåðñèòåòîâ è òåõíè÷åñêèõ óíèâåðñèòåòîâ õèìèêî-òåõíîëîãè÷åñêèõ ñïåöèàëüíîñòåé.  òîæå âðåìÿ îí áóäåò, áåçóñëîâíî, ïîëåçåí ìàãèñòðàì è àñïèðàíòàì, ïðåïîäàâàòåëÿì,
à òàêæå ïðîôåññèîíàëàì, ñòîëêíóâøèìñÿ ñ íåîáõîäèìîñòüþ ïðèáåãíóòü ê èñïîëüçîâàíèþ ìåòîäîâ ðàçäåëåíèÿ â ðàçëè÷íûõ àñïåêòàõ èõ
àíàëèòè÷åñêîãî ïðèìåíåíèÿ.
Ïåðâûå äâà èçäàíèÿ êíèãè øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ â âåäóùèõ ðîññèéñêèõ óíèâåðñèòåòàõ.

© 2011, Ë.Í. Ìîñêâèí, Î.Â. Ðîäèíêîâ
© 2019, ÎÎÎ Èçäàòåëüñêèé Äîì
«Èíòåëëåêò», îðèãèíàë-ìàêåò,
îôîðìëåíèå

ISBN 978-5-91559-265-9

Содержание

Список сокращений  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 7
Предисловие  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 9
Введение   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 10

Г л ава 1
Общая классификация методов разделения  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 13

1 .1 . Основные понятия  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 13
1 .2 . Методы разделения гетерогенных смесей  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 17
1 .3 . Общие принципы методов разделения гомогенных смесей веществ 
и их классификация  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 20

Г л ава 2
Методы разделения, основанные на образовании выделяемым веществом 
новой фазы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 23

2 .1 . Классификация и общая характеристика методов .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 23
2 .2 . Методы, основанные на образовании твердой и жидкой фазы  .  .  .  .  .  .  . 24

 2 .2 .1 . Осаждение  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 24
 2 .2 .2 . Электроосаждение  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 31
 2 .2 .3 . Кристаллизация  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 34
 2 .2 .4 . Вымораживание   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 35
 2 .2 .5 . Селективное растворение   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 37

2 .3 . Методы, основанные на образовании газовой фазы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 38

 2 .3 .1 . Отгонка из раствора   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 38
 2 .3 .2 . Отгонка в среде газообразного реагента  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 40
 2 .3 .3 . Упаривание, возгонка, дистилляция и ректификация   .  .  .  .  .  .  . 43

Г л ава 3
Методы разделения, основанные на различиях в распределении веществ между 
фазами  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 52

3 .1 . Внутригрупповая классификация и общие характеристики методов  .  .  . 52

Оглавление


3 .2 . Жидкостная экстракция  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 57

 3 .2 .1 . Общие представления  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 57
 3 .2 .2 . Экстракция по механизму физического распределения  .  .  .  .  .  . 58

 
 3 .2 .3 . Реакционная экстракция  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 68
 3 .2 .4 . Кислородсодержащие экстрагенты .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 70

3 .2 .5 . Азотсодержащие экстрагенты   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 76

 3 .2 .6 . Серосодержащие экстрагенты  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 80
 3 .2 .7 . Хелатообразующие экстрагенты  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 81
 3 .2 .8 . Макроциклические экстрагенты   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 85
 3 .2 .9 . Экстракция в трехфазных системах и экстракция смесями 

 
 экстрагентов  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 89

 
 3 .2 .10 . Экстракция расплавами  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 90
 3 .2 .11 . Способы осуществления жидкостной экстракции   .  .  .  .  .  .  .  .  . 92

3 .3 . Методы разделения, основанные на распределении веществ
 в системах жидкость—твердая фаза и газ—твердая фаза  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 98

 3 .3 .1 . Сорбция и её возможные механизмы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 98
 3 .3 .2 . Молекулярная адсорбция и адсорбенты  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 98

3 .3 .3 . Ионный обмен и ионообменные сорбенты  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .110

 3 .3 .4 . Комплексообразующая сорбция .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .117
 3 .3 .5 . Полимерные сорбенты с молекулярными отпечатками   .  .  .  .  .  .120
 3 .3 .6 . Способы осуществления сорбционных процессов  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .121
 3 .3 .7 . Кристаллизационные методы   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .125

3 .4 . Методы разделения, основанные на распределении веществ в системе 
жидкость-газ  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .129
 
 3 .4 .1 . Газовая экстракция  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .129
 3 .4 .2 . Жидкостная абсорбция  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .138

3 .5 . Сверхкритическая флюидная экстракция  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .141

Глава 4
Хроматографические методы разделения веществ  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .145
4 .1 . Теоретические основы хроматографии  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .145

 4 .1 .1 . Что такое хроматография?  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .145
 4 .1 .2 . Основные параметры хроматографического процесса   .  .  .  .  .  .  .148
 4 .1 .3 . Тарелочная теория хроматографии   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .152
 4 .1 .4 . Диффузионно-кинетическая теория  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .161

4 .2 . Практические следствия теоретических представлений 
о хроматографическом процессе  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .168
 
 4 .2 .1 . Эффективность хроматографического метода и влияние на нее   .  .  .

 
 различных факторов . Высокоэффективная хроматография  .  .  .  .  .  .  .  .168
 4 .2 .2 . Оптимизация условий осуществления хроматографического

 
 процесса   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .174

4 .3 . Методы, являющиеся вариантами хроматографического способа 
 осуществления процесса межфазного распределения  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .178


Оглавление

 
 4 .3 .1 . Внутригрупповая классификация  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .178
 4 .3 .2 . Колоночная хроматография  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .178
 4 .3 .3 . Планарная хроматография  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .183

4 .3 .4 . Хроматографическое разделение в условиях разнонаправ
 
 ленных потоков фаз, участвующих в хроматографическом процессе  .187
 4 .3 .5 . Хроматографические методы в зависимости от применяемой 

 
 схемы разделения веществ  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .192

4 .4 . Хроматографические методы в зависимости от агрегатного состояния
 
 фаз и механизма удерживания разделяемых веществ   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .195

4 .5 . Газовая хроматография   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .198

 4 .5 .1 . Общие закономерности газовой хроматографии   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .198
 4 .5 .2 . Газоадсорбционная хроматография  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .205
 4 .5 .3 . Газожидкостная хроматография  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .211
 4 .5 .4 . Сопоставление возможностей газоадсорбционной 

 
 и газожидкостной хроматографии .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .224
 4 .5 .5 . Газо-жидкостноадсорбционная хроматография  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .228

4 .6 . Хроматографические методы, основанные на распределении 
веществ в системе жидкость — твердая фаза  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .230
 
 4 .6 .1 . Жидкостно-адсорбционная хроматография  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .230
 4 .6 .2 . Ионообменная хроматография  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .239
 4 .6 .3 . Аффинная хроматография  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .247
 4 .6 .4 . Лигандообменная хроматография   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .250
 4 .6 .5 . Эксклюзионная хроматография  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .252

4 .7 . Жидкостно-жидкостная хроматография  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .256
 
 4 .7 .1 . Общие принципы жидкостно-жидкостной хроматографии   .  .  .256
 4 .7 .2 . Жидкостно-жидкостная хроматография со стационарной

 
 полярной фазой  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .260
 4 .7 .3 . Жидкостно-жидкостная хроматография со стационарной 

 
 неполярной фазой  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .262

4 .8 . Жидкостно-газовая хроматография   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .264

 4 .8 .1 . Общие закономерности  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .264
 4 .8 .2 . Жидкостно-газоадсорбционная хроматография  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .267

 4 .9 . Сверхкритическая флюидная хроматография   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .269

Глава 5
Мембранные методы разделения веществ   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .275
5 .1 . Общие сведения о мембранах и мембранных методах разделения  .  .  .  .  .275
5 .2 . Диффузионные методы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .280
5 .3 . Электромембранные методы   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .288
5 .4 . Баромебранные методы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .291

Глава 6

Методы внутрифазного разделения  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .298

6 .1 . Принципы внутрифазного разделения  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .298

Оглавление


6 .2 . Электрофорез  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .301
6 .3 . Проточное фракционирование в поперечном поле  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .311

Г лава 7
Комбинированные методы разделения  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .318
7 .1 . Общие принципы комбинированных методов  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .318
7 .2 . Оптические методы разделения  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .319
7 .3 . Хроматомембранные методы разделения  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .321

 7 .3 .1 . Общая схема и условия осуществления хроматомембранного 

 
 процесса   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .321
 7 .3 .2 . Хроматомембранные методы и их аналитические приложения 330

7 .4 . Электрохроматография  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .335

 7 .4 .1 . Общие принципы электрохроматографического разделения 

 
 веществ  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .335

 
 7 .4 .2 . Мицеллярная электрокинетическая хроматография (MЭКХ)  .  .340

Список литературы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .343

Предметный указатель  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .345

СПиСоК СоКраЩениЙ

АПАВ — анионные поверхностно-активные вещества 
АХ — аффинная хроматография
ВЭЖХ — высокоэффективная жидкостная хроматография
ВЭТСХ — высокоэффективная тонкослойная хроматография
ВЭТТ — высота, эквивалентная теоретической тарелке
ГАХ — газоадсорбционная хроматография
ГЖАХ — газо-жидкостноадсорбционная хроматография
ГЖХ — газожидкостная хроматография
ГТС — графитированная термическая мажа
ГХ — газовая хроматография
ДАВ — донорно-акцепторное взаимодействие
ДОЕ — динамическая обменная емкость
ЖАХ — жидкостно-адсорбционная хроматография
ЖГАХ — жидкостно-газоадсорбционня хроматография
ЖГХ — жидкостно-газовая хроматография
ЖЖХ — жидкостно-жидкостная хроматография
ЖХ — жидкостная хроматография
ИОХ — ионообменная хроматография
ИХ — ионная хроматография
ККМ — критическая концентрация мицеллообразования
КС — комплексообразующие сорбенты
КЭ — капиллярный электрофорез
КЭХ — капиллярная электрохроматография
ЛОХ — лигандообменная хроматография 
ЛС — лазерное светорассеяние  
МПК — монолитные пористые колонки



МЭКХ — мицеллярная электрокинетическая хроматография
НДХ — непрерывная двухмерная хроматография
НФ — нормально-фазовый 
ОМР — оптические методы разделения
ОФ — обращенно-фазовый 
ПАВ — поверхностно-активные вещества
ПЖФ — подвижная жидкая фаза 
ПМ — пористая матрица 
ПОЕ — полная обменная емкость
ППФ — проточное фракционирование в поперечном поле
ПТФЭ - политетрафторэтилен
РЗЭ — редкоземельные элементы
РФА — рентгено-флуоресцентный анализ
СЕ — сорбционная емкость
СГФ — стационарная газовая фаза
СПФ — седиментационное проточное фракционирование
СФХ — сверхкритическая флюидная хроматография
СФЭ — сверхкритическая флюидная экстракция
ТН — твердофазный носитель 
ТПФ — термическое проточное фракционирование
ТСХ — тонкослойная хроматография
ТФМЭ — твердофазная микроэкстракция 
ТФЭ — твердофазная экстракция
ХГХ — хиральная газовая хроматография
ХЖХ — хиральная жидкостная хроматография
ХМА — хроматографические методы анализа
ХМГЭ — хроматомембранная газовая экстракция
ХМЖА — хроматомембранная жидкостная абсорбция
ХМЖЭ — хроматомембранная жидкостная экстракция
ХМК — химически модифицированные кремнеземы
ХММП — хроматомембранный массообменный процесс
ХМЯ — хроматомембранная ячейка
ЧАО — четвертичные аммониевые основания
ЭДТА - этилендиаминтетраацетат
ЭМИ — электромагнитное излучение
ЭОП — электроосмотический поток
ЭПФ — электрическое проточное фракционирование 
ЭХ — электрохроматография

Список сокращений

ПредиСЛоВие

Учебник посвящен одному из важнейших разделов анали
тической химии — методам разделения и концентрирования веществ 
и отражает современный уровень развития аналитической химии по 
данному направлению . В отличие от большинства известных учебных 
пособий, посвященных, как правило, только одному или одной группе 
методов, в учебнике охвачены все методы разделения, нашедшие практическое применение в аналитической химии . Другим важным отличием 
является строгая классификация всего многообразия методов разделения, 
благодаря чему предлагаемый учебник может служить путеводителем 
в сложном лабиринте как давно известных, так и недавно появившихся 
методов . При этом авторы не ограничивались рассмотрением традиционного аспекта их применения на стадии пробоподготовки в классическом 
лабораторном анализе . Основное внимание уделено более важной для 
современной аналитической химии проблеме применения методов разделения в качестве основы гибридных методов анализа .

Учебник предназначен, прежде всего, для студентов химических фа
культетов классических университетов и технических университетов химико-технологических специальностей . В тоже время он будет полезен 
магистрам и аспирантам, преподавателям и лицам, обучающимся на курсах 
дополнительного профессионального образования, а также профессионалам, столкнувшимся с необходимостью прибегнуть к использованию методов разделения в различных аспектах их аналитического применения .

ВВедение

Всякий научный прогресс есть прогресс метода

М.С. Цвет 

Аналитическая химия, как наука развивается в двух основ
ных направлениях . С одной стороны, продолжается поиск процессов 
и явлений, в которых обеспечивается проявление индивидуальных характеристических свойств, позволяющих максимально избирательно определять минимальные количества веществ . С другой стороны, постоянно идет 
поиск новых возможностей разделения, концентрирования и выделения 
веществ в химических формах, агрегатных и фазовых состояниях, удобных 
для из последующего определения .

Существуют две основных причины параллельного развития методов 

определения и методов разделения . Главная из них связана с недостаточной характеристичностью индивидуальных свойств многих аналитов, 
что ограничивает возможности создания методов их непосредственного 
определения в объектах анализа . Так, если атомные спектры настолько 
характеристичны, что многие задачи элементного анализа могут быть 
решены без предварительного отделения аналитов от сопутствующих 
примесей, то широкополосные молекулярные спектры обычно взаимно 
перекрываются . Поэтому для анализа на молекулярном уровне более предпочтительными оказываются гибридные методы, в которых необходимая 
селективность и чувствительность определения аналитов достигается за 
счет их предварительного разделения . Другая причина заключается в том, 
что возможности создания простых и доступных методов непосредственного определения аналитов близки к исчерпанию . Каждый новый шаг 

Введение

на этом пути дается за счет существенного усложнения методов и соответствующего удорожания аналитических приборов .

Важность методов разделения для аналитической химии определяет
ся не только тем, что они являются основной составляющей гибридных 
методов анализа, включающих операции предварительного разделения 
и конечного определения . Помимо этого, какими бы низкими не были 
пределы обнаружения «прямых» аналитических методов и как бы ни была 
высока их селективность, подразумевающая возможность определения 
одного компонента на фоне других, всегда возникают задачи, где есть 
потребность в определении содержания веществ на еще более низких 
уровнях концентраций и в присутствии больших количеств примесей . 
Универсальные решения в подобных случаях позволяют найти методы 
предварительного концентрирования и выделения аналитов, основанные 
на общих принципах методов разделения веществ .

Дополнительно потребности в методах разделения возникают в свя
зи с необходимостью решения препаративных задач получения чистых 
растворителей и самих аналитов . Первые необходимы для вскрытия, то 
есть растворения твердофазных образцов и для приготовления растворов реагентов . Те и другие — для приготовления стандартных растворов, 
требующихся для градуировки измерительных приборов .

Во всех существующих учебниках по аналитической химии много
численные методы разделения, известные к настоящему времени, рассматриваются вне какой-либо общей системы . То же самое относится 
и к монографиям, посвящённым отдельным методам или отдельным группам методов разделения . Предлагаемая монография-учебник существенно 
отличается от широко известных изданий, посвящённых методам разделения, более высоким вниманием к их систематизации . Единственным 
исключением из общего правила и ближайшим аналогом данного издания 
является монография, подготовленная с участием одного из её соавторов 
(Л .Н . Москвин и Л .Г . Царицына «Методы разделения и концентрирования 
в аналитической химии» Ленинград .: Химия . 1991 . 255 с .), которая уже давно стала библиографической редкостью . Кроме того, за прошедшие годы 
с момента её издания арсенал методов разделения существенно расширился, причём настолько, что появилась новая группа методов, потребовавшая 
пересмотреть и дополнить их общую классификационную схему .

При работе над настоящими учебником авторами особое внимание 

было уделено терминологии, причем предлагаемые и объясняемые названия методов, не всегда совпадают с названиями, предложенными 
авторами методов . Это делается для того, чтобы исключить термино

Введение
12

логическую путаницу, часто связанную с личными амбициями авторов 
и их претензиями на оригинальность, проявляющимися в нежелании 
рассматривать найденные методические решения в рамках ранее известных методов . Комиссии по терминологии ИЮПАК и научного совета 
РАН по аналитической химии не всегда успевают отслеживать и утверждать 
в качестве рекомендованных для употребления вновь появляющиеся термины и выбирать наиболее адекватные из них в дискуссионных случаях . Кроме того, даже выбранные и рекомендованные этими комиссиями термины 
далеко не всегда строго адекватны характеризуемым объектам и нуждаются 
в пересмотре . Особенно это касается наиболее сложных в методологии аналитической химии — хроматографических методов . В подобной ситуации 
авторы учебника руководствовались принципами собственного понимания 
адекватности предлагаемых терминов характеризуемым объектам и по возможности аргументировали свою позицию в области терминологии .

При систематизации и рассмотрении индивидуальных особенностей 

методов разделения и концентрирования авторы исходили из того, что 
в их основе лежат общие физико-химические принципы . Кроме того, 
в аналитических приложениях их объединяет общая экономическая цель: 
удешевление оборудования, необходимого для конечного определения целевых компонентов . Возможность использования более простых и доступных методов открывается за счет того, что и разделение и концентрирование позволяют снизить влияние сопутствующих определяемому веществу — 
аналиту примесей на регистрируемый аналитический сигнал .

Общность физико-химических принципов и единая экономическая 

цель исключают необходимость раздельного рассмотрения методов разделения и концентрирования, исходя из того, что конечный результат 
достигается за счет разделения компонентов объекта анализа, что делает 
целесообразным их совместное рассмотрение как методов разделения .

В тоже время по своему назначению в химическом анализе они су
щественно различаются . Разделение призвано компенсировать недостаточную селективность методов определения и обеспечить возможность 
применения наиболее простых и доступных среди них . Во-вторых, разделение обеспечивает решение препаративных задач . К концентрированию 
прибегают для снижения пределов обнаружения аналитов и тем самым 
для расширения диапазона определяемых концентраций применяемым 
методом определения . Одни и те же методы могут обеспечивать достижение той и другой цели, поэтому их невозможно разделять по назначению, 
и они будут рассматриваться как единые методы разделения .

оБЩаЯ КЛаССиФиКаЦиЯ
МеТодоВ раЗдеЛениЯ

1.1. 
оСноВнЫе ПонЯТиЯ

Среди необычных терминов, важных для понимания 

логики построения настоящего учебника, во введении уже упоминались «характеристические свойства» . Характеристическое свойство — 
это свойство, проявляемое только каким-либо одним веществом или 
группой веществ в условиях определенных внешних воздействий на них . 
Наблюдая проявление характеристических свойств, можно обнаруживать 
и идентифицировать вещества, определять их содержание или отделять их 
друг от друга . Например, для ионов группы щелочноземельных элементов 
и свинца характеристическим является свойство образовывать малорастворимые сульфаты, а для ионов () — способность образовывать окра() — способность образовывать окра() — способность образовывать окра) — способность образовывать окра) — способность образовывать окра
шенные комплексы с тиоцианат-ионами и . т . п . Внешним воздействием на 
аналит в приведенных примерах является химическая реакция в растворе 
с определенным реагентом . Первое из вышеупомянутых характеристических свойств позволяет отделять соответствующие ионы металлов от других, 
а второе — обнаруживать ионы () в растворе .
) в растворе .
) в растворе .

Понятие «характеристические» является относительным . Для ионов 

щелочноземельных элементов образование малорастворимых сульфатов 
характеристично по отношению к ионам большинства других элементов 
Периодической системы, но не характеристично по отношению друг 
к другу и к свинцу . Характеристические свойства веществ очень редко 
проявляются в естественных условиях . Значительно чаще для этого необходимо найти такие условия внешнего воздействия на вещество, которые 
заставили бы вещество «раскрыться» и проявить потенциально присущие 
ему характеристические свойства .

1

Г Л а В а

Глава 1. Общая классификация методов разделения
1

В современной аналитической химии поиски характеристических 

свойств веществ и условий, в которых они могут проявиться, неразрывны . 
Более того, характеристические свойства, при современном понимании 
строения вещества часто достаточно очевидны . Проблемы появляются 
при попытках заставить вещество проявить эти свойства . Простейший 
пример . Каждому элементу присущ определенный изотопный состав 
с определенными массами и зарядами ядер . Таким образом, абсолютные характеристические свойства элементов ясны априорно . А вот поиск наиболее рациональных условий, в которых эти свойства становятся носителями аналитической информации, продолжается до сих пор . 
В частности, продолжается поиск новых методических решений в области 
масс-спектрометрии, основанной на разделении веществ в зависимости 
от массы и зарядов образуемых ими ионов .

Несмотря на кажущуюся очевидность терминов «разделение» и «кон
центрирование», в аналитическом контексте они имеют свой специфический смысл . Разделение — это процесс или операция, в результате которых из исходной смеси веществ получается несколько фракций ее компонентов в индивидуальном виде или в виде смесей с новым качественным 
и количественным составом . Соответственно, концентрирование — процесс 
или операция увеличения содержания целевых компонентов по отношению 
к матрице и (или) матричным компонентам . В обоих случаях едиными терминами характеризуется как определенная совокупность действий, приводящих к получению конечного результата, так и сам конечный результат .

Специфика в первом случае проявляется в том, что конечным резуль
татом разделения далеко не всегда являются индивидуальные компоненты . 
Во многих случаях достаточно получить более простые по составу смеси, 
в которых влияние примесей на величину аналитического сигнала определяемых компонентов будет незначимым . Специфика аналитического 
понимания термина «концентрирование» проявляется в его относительности . Концентрирование в химическом анализе подразумевает любое 
увеличение относительного содержания определяемого компонента 
в многокомпонентной системе, в качестве которой выступает проба 
анализируемого материального объекта .

При общности физико-химических принципов разделение и кон
центрирование различаются по достигаемым целям в анализе . Основная цель разделения — исключение мешающего влияния других 
компонентов анализируемой смеси на результат определения применяемым методом целевых компонентов — аналитов . Основная цель