В.Н. Алексеев - Количественный анализ (1054949), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Если вещество А распределяется между двумя растворителями, то в определенный момент устанавливается равновесие: Ааааа Лаасгаоратеаь Применяя к этому равновесию закон действия масс, получнам — =гг с где С, — коннентрапия вещества А и органическом растворителе; Са — коннен- трании вещества << а водной фазе; К вЂ” константа распределении.
Приведенное уравнение справедливо для п<ирокого диапазона концентраций. Вещество Л может присутствовать в водном растворе и органическом растворителе в различных формах (например, в виде простых и комплексных ионов, между которыми существует равновесие). Поэтому с, практической точки зрения важна величина «кажущейсяа константы распределения, т. е.
отношение суммарной концентрации всех форм вещества А в органическом растворителе к суммарной концентрации всех форм вещества Л в водном растворе. Под степенью экстракции понимают отношение количества вещества А но всех его формах, извлеченное органическим раств<>- рителем, к обп<ек<у количеству вещества Л, которое подверглось зкстракцпн. Степень экстракцни зависит от выбора растворителя для экстрагнруемого вещества и от его состояния в водной фазе, 1(екоторые вен<остии можно полностью извлечь из водной фазы однократным экстрагироваиисм.
Если же вещество экстрагируется не полностью, то прибегакзт к двукратной экстракции. Для этого экстракт после первого,экстрагирования отделяют с помощью делительной воронки, а водную фазу обрабатывают новой порцией органического растворителя; при необходимости процесс повторяют (многократная экстракция). Метод экстракции очень эффективен, техника экстрагирования проста (в делительной воронке встряхивают исследуемый раствор с органическим растворителем и после расслоения жидкостей выливают нх последовательно из воронки), поэтому он широко 5 заа, зм !30 6» Глава тт'. Гравиметрический (весовой) анализ применяется в анализе неорганических веществ. Как упоминалось выше, с помощью этого метода можно отделить 1ь а также Вгй и С!г, большое практическое значение имеет экстракция галогенидных комплексов металлов из растворов соответствующих кислот диэтиловым эфиром, например Н(РеС!,] из раствора НС1. Многие соединения металлов с органическими реагентами срав.
нительно мало растворяются в воде, но хорошо — в органических растворителях. Например, нерастворимые в воде оксихинолинаты металлов легко растворяются в органических растворителях (бензоле, хлороформе, эфире) и образуют окрашенные растворы. Поэтому для отделения и определения элементов в виде оксихинолинатов (и многих других соединений) их вместо отфильтровывания, высушивания и взвешивания просто экстрагируют и определяют концентрацию элементов, измеряя интенсивность окраски растворов методами фотометрии (см. гл. Х). Хроматографические методы разделения ' Важное значение имеют хроматографические методы разделения ионов.
Как известно, хроматографический анализ был впервые предложен в 1903 г. выдающимся русским ученым М. С. Цветом. Сущность этого метода заключается в использовании избирательной сорбции различных веществ или ионов тем или иным сорбентом. Например, особым образом приготовленную (акгивированную) окись алюминия А!зОз помещают в виде порошка в стеклянную трубку (рис. 18) и через полученную таким путем адсорбционную колонку пропускают исследуемый раствор.
При этом в первую очередь, т. е. в самом верху колонки, поглощается наиболее сильно адсорбируемое вещество или ион, тогда как слабее адсорбируемые вещества поглощаются в слоях адсорбента, расположенных ниже. Таким образом, различные компоненты исследуемой смеси пространственно разделяются, образуя отдельные зоны на колонке. Закономерное распределение разделенных окрашенных веществ в столбе адсорбента М.
С. Цвет назвал «хроматограммой» («хроматос» по-гречески означает цвет, окраску), а метод разделения— хроматографическим. Однако хроматографический метод является универсальным методом разделения и применим для разделения любых, в том числе и бецветных, веществ. Приведем простейший пример.
Если через колонку с А1йО, пропустить раствор, содержащий Спет и Со", после чего слегка промыть колонку водой, то мы получим хроматограмму, содержащую две различно окрашенные зоны: верхнюю — голубую зону Сц'+ и нижнюю — розовую зону Со'+ (см. рнс. 18).Когда разделяемые вещества или ионы бесцветны, для получения хроматограммы колонку «проявляют» действием того или иного реактива. Напри- б 2У.
Разделение ионов в количественном анализе !3! мер, если пропустить через колонку раствор, содержащий бесцветные ионы РЬлт и Нйат, то, чтобы обнаружить образовавшиеся зоны, через колонку пропускают раствор К1. При этом вверху появляется желтая зона РЫг, а под нею — красная зона Ня!т. Для количественного определения отдельных веществ или ионов можно извлечь из трубки хроматограмму и разрезать на части, содержащие отдельные зоны.
После этого полученные части обрабатывают какими-либо реагентами, переводящими адсорбированиые вещества в раствор, который затем анализируют. Рис, !3. Хроматогрифическии колонка и разделение ив ией Сит+ и Со'+: т — колба вунаана; г — кроматографнчаскаа колонка с алсорбантом; з — рсанно- ааа трубка; Е- колба Вунаана; Ю- нолоструйнмй насос. Вместо этого можно также, промывая колонну подходящим растворителем (например, раствором кислоты), постепенно вымыть из нее одну за другой все образовавшиеся зоны и, собрав отдельные' порции стекающей из колонки жидкости, определить в них соответствующие вещества или ионы. В анализе используют также осадочйую хроматографию, 'при которой разделение ионов на колонке основано на различной растворимости соединений. Для получения осадочных хроматограмм смешивают в определенных количественных отношениях инертное вещество «носитель» с осадителем — веществом, образующим малорастворимые соединения с разделяемыми ионами, например сульфатом серебра, если хотят разделить галогенид-ионы, или каким-нибудь органическим реагентом — купфероном, 8-оксихинолином и т.
и. Смесью заполняют колонку н пропускают через нее исследуемый раствор. При этом вверху колонки получают зоны, образованные менее растворимыми соединениями, а внизу — более растворимыми. Большое значение для анализа неорганических соединений имеет ионообменная хроматография. В качестве сорбентов в ионообменной хроматографии применяют вещества, которые называют ионитами. Они представляют собой твердые, нерастворимые в воде 132 Глава П, Гравилсвтричвский (весовой) анализ 6 2Д Разделение ионов в количественном анализе 133 полимерные вещества, содержащие ионогенные (активные) группы, подвижные ионы которых способны обмениваться на ионы с зарядом того же знака. Если между ионитом и анализируемым раствором происходит обмен катионов, то ионит называют катиоиитом, если между ионнтом и раствором происходит обмен анионов, вопит называют анионитом.
Катиоииты — вещества кислотного характера, которые содержат кислотные ионогенные группы, например сульфокислотные, карбоксильные ( — ЭОаН, — СООН) и т. п. Химические формулы катионитов могут быть схематически изображены следующим образом: НЯОаН', КБОа!Я!а' или просто КН, КЬ)а; в первом случае говорят, что катионит находится в Н-форме, т. е. способен обменивать НЯ-ионы, во втором — в )Я)а-форме. Процесс катиониого обмена можно схематически представить уравнением: мН + Ме+ -и= — йМе + Н+ (1) Этот процесс обратим. Так, при пропускании через колонку катионита раствора соли происходит поглощение ее катионов (Мен), а в раствор поступает эквивалентное количество кислоты (Н+).
Наоборот, если через полученный при этом !(Ме-катионит пропускать раствор какой-либо кислоты, ее Н+-ионы вытесняют поглощенные ранее катионы Ме+, т. е. происходит регенерация катионита. Аниониты являются веществами основного характера. Они содержат основные цоногеиные группы, например аминогруппы. Химические формулы анионитов схематически могут быть представлены следующим образом: К!Я)НаОН, К!Я(Н~С1 или просто тсОН, КС!; в первом случае к обмену способны ОН--иоиы (анионит находится в ОН-форме), во втором — С! -ионы. Процесс апионного обмена можно представить схематическим уравнением: ВОН+ Ап = — и ЦАп+ОН (2) При пропускании через колонку щелочи ранее поглощенные анноиы Лп- замещаются ионами ОН- и анионит )(ОН регенерируется.
Ионный обмен и ионообменная хроматография широко используются в количественном анализе. С помощью ионитов можно производить очистку реагентов, концентрировать разбавленные растворы. В последнем случае через ионит пропускают разбавленный раствор, после чего поглощенные им ионы вытесняют сравнительно небольшим количеством того или иного реагента (на. пример, кислоты).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
