О.Ф. Петрухина - Аналитическая химия (Физические и физико=химические методы анализа) (1110109), страница 91
Текст из файла (страница 91)
Для катионообменников ее определяют по реакции ВН + ХаОН вЂ” КХа + НзО для анионообменников используют реакцию ВОН + НС1 ВС! + НзО Емкость ионообменников в динамических условиях определяют по выходным кривым (см. разд. 5.1.2). По ним находят полную динамическую обменную емкость (ПДОЕ) и динамическую обменную емкость до проскока (ДОЕ), которая показывает количество поглощенных ионов до момента появления их в элюате. В заключение отметим, что ионообменная хроматография нашла широкое применение в аналитической химии и технологии: зто разделение сложных смесей неорганических и органических веществ, удаление мешающих ионов при анализе, концентрирование микропримесей из разбавленных растворов, получение особо чистой воды (деионизированной), идентификация веществ, изучение их состава и строения.
Метод прост в эксперименте и имеет большие возможности для решения различных аналитических задач. Но наряду с этим следует отметить как недостаток метода длительность ионообменных процессов, что, конечно, сдерживает широкое его внедрение в практику производства. Ионная хроматография.
Это вариант ионообменной хроматографии, включающий ионообменное разделение ионов и последующее определение в потоке разделяемых ионов. Ионная хроматография имеет следующие особенности; применение поверхностно-слойных сорбентов с небольшой емкостью (!О ~ — 1О ' ммоль экв/г), небольшой размер частиц сорбента (5 — 50 мкм), повышенное рабочее давление (2 — 5 МПа), внедрение малого обьема про- 4! 1 ан для ввода пробы аздслягошая олонка со смолой малой емкости Компенсанионная колонка со смолой большой емкости ондуктомстричсская ейка Рис. 5.2Л Блок-схема ионного хроматографа бы, сочетание с высокочувствительными детекторами с автоматической записью сигнала. Наибольщее распространение в ионной хроматографии получили кондуктометрическне детекторы.
В условиях ионной хроматографии детекторы регистрируют концентрацию ионов в элюате в присутствии элюента, который создает фоновый сигнал. Поэтому в самом детекторе должно быть устройство, компенсирующее фон. Таким устройством может быть либо электронная схема, либо вторая колонка, которая ос'- лабляет электрическую проводимость элюента. В ионной хроматографии используют два основных метода: одноколоночный и двуколоночный. В одноколоночной хроматографии применяют элюенты с низкой электрической проводимостью или разбавленные растворы щелочных гидроксидов и минеральных кислот. В двухколоночной хроматографии используют две колонки: разделительную и компенсационную (рис.
5.21) 412 Ионная хроматография широко применяется для анализа воды, продуктов технической переработки, в пищевой и фармацевтической промышленности, в клинической медицине, лля аналитического контроля окружающей среды. Определяют главным образом неорганические и органические анионы, щелочные и щелочноземельные металлы. Вопросы и задачи 1. Какие требования предъявляются к реакциям ионного обмена? 2. Напишите уравнение ионообменного равновесия.
Что является термодинамической константой равновесия и коэффициентом селективности? 3. Какие типы ионообменников Вы знаете? В чем преимущество синтетических органических ионообменников перед неорганическими? Приведите пример синтеза органических ионообменников. 4. Что такое динамическая и статическая обменная емкость? 5. Для определения сорбционной способности ионов железа и титана в две склянки поместили по 0,5 г воздушно-сухого катионообменника КУ-2 в Н-форме и по 1,00 мл растворов сульфата титана и сульфата железа, содержащих по 1 мг Ге(Т!) и 49,00 мл 0,5 М раствора Нз504. После установления равновесия количество непоглощенйых ионов железа составило 0,004 мг, ионов титана — 0,025 мг. Определите коэффициент распределения и коэффициент разделения указанных элементов при данных условиях. б.
К 3,0 г катионита в Н-форме добавлено 100 мл 0,1525 М раствора гидроксида натрия. После установления равновесия концентрация гидроксидных ионов уменьшилась до 0,0255 М. Определите статическую обменную емкость катионообменника. 7. Навеску 2,0550 г образца, содержащего Хаз504, растворили в 100 мл дистиллированной воды. Аликвотную часть 10,00 мл пропустили через слой катионита в Н-форме. На титрование элюата пошло 10,25 мл О,!550 М раствора гидроксида натрия. Рассчитайте процентное содержание сульфата натрия в образце.
Практические работы Работа 1. Определение СНзСООН, СНзСООФа, ХаС1 в их снеси Суть данной работы заключается в том, что анализируемый раствор пропускают через сильнокислотный катионообменник в Н-форме, в результате ионного обмена получается смесь кислот НС! и СНзСООН, содекржание каждой кислоты определяют по- 413 тенциометрически, титруя элюат раствором шелочи. Содержание свободной уксусной кислоты СН СООН в исходной смеси определяют титрованием пробы исходного анализируемого раствора. Приборы и реактивы Хроматографическая колонка длиной 300 мм, диаметром 15 мм, содержашая 10 г катионообменника КУ-2. Потенциометр со стеклянным и хлоридсеребряным электродами. Магнитная мешалка. Стаканы вместимостью 150 и 200 мл.
Пипетка вместимостью 1О мл. Бюретка вместимостью 25 мл. Мерная колба вместимостью 100 мл. Стандартный раствор !ЧаОН, 0,1 М. Анализируемый раствор: смесь СНзСООН, СН СООХа и )ЧаС! с концентрацией 1,0 — 3„0 мг/мл каждого компонента. Выполнение работы Переведение катионообменника в Н-4орму. Через колонку пропускают 200 мл 2 М раствора НС! (или НзЯО4) со скоростью 1 — 2 капли/с. Затем катионообменник отмывают от кислоты 200 — 250 мл дистиллированной воды (скорость пропускания 2— 3 каплн/с). При этом периодически отбирают на часовое стекло несколько капель раствора, вытекающего из колонки, и проверяют рН среды с помошью индикатора метилового оранжевого.
Промывание проводят до получения желтой окраски метилового оранжевого. Необходимо следить за тем, чтобы над слоем катионообменника все время находилась жидкость. В случае появления в колонке пузырьков воздуха катионообменник взрыхляют стеклянной палочкой. Проведение ионного обмена. Анализируемый раствор помешают в мерную колбу вместимостью 100 мл, доводят объем раствора до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Отбирают пипеткой 10 мл раствора и пропускают через колонку со скоростью 1 капля/с. Элюат собирают в стакан вместимостью 150 мл.
Для полного вымывания выделившихся кислот (рН проверяют по метиловому оранжевому) через колонку пропускают 60 — 100 мл дистиллированной воды порциями по 10 †мл, без потерь собирая элюат в тот же стакан. Потенциометрическое титрование. В стакан с элюатом, содержащим растворы кислот, погружают электроды (индикаторный— стеклянный, электрод сравнения — хлоридсеребряный), бюретку заполняют стандартным раствором (ЧаОН, включают магнитную 414 мешалку и приступают к тит- рованию. Результаты титро- вания записываются в таб- лицу.
рН(Е) Рис. 5ая Кривые потеипиометрического титроваиив СНаСООХа и смеси НС! и СН,СООН 415 Сначала титрант добавляют порциями по 0,5 мл и постоянно следят за изменением рН (или потенциала Е) анализируемой смеси. Как только изменение РН (или Е) станет заметно отличаться от предыдуших значений (наступает скачок титрования), титрант добавляют меньшими порциями, по 2 — 3 капли. После первого скачка новые одинаковые порции прибавляемого титранта будут вызывать почти одинаковые изменения рН (или потенциала) системы.
На этом этапе титрант снова приливают порциями по 0,5 мл до тех пор, пока очередная порция раствора ХаОН не вызовет резкого изменения рН (или потенциала) системы. Второй скачок титрования измеряют, приливая титрант порциями по 2 — 3 капли. После достижения второго скачка титрант добавляют по 0,5 мл до тех пор, пока не установится постоянное значение рН (или Е). Получают кривую потенциометрического титрования смеси кислот (рис. 5.22), на которой первый скачок соответствует нейтрализации НС1 (1'ы мл МаОН), второй скачок — нейтрализации СНзСООН ()г~, мл МаОН). Для определения содержания исходной СНзСООН из мерной колбы отбирают пипеткой !0 мл анализируемого раствора, помешают в стакан вместимостью 150 мл, добавляют 50 мл дистиллированной воды и титруют раствором ХаОН.
По кривой потенциометрического титрования опредедяют объем раствора 1КаОН ( Р, мл), пошедший на титрование СНзСООН. Для более точного определения точки эквивалентности поступают следующим образом. Используя результаты титрования, строят график зависимости стрн/о)' (или де/стр) от 1Н,Он, на участке кривой по обе стороны от предполагаемой точки эквивалентности выбирают по 3 — 4 точки и координаты этих точек обрабатывают, как показано на рис. 5.23. рН! +) дрН "тз а'н он мл ди !'н.он мл ! Рис.
5.23. К определению точки эквивалентности по зависимости дрН/диет обь- ема !Чаон Содержание СНзСООН, СНзСОО!ч!а и НС1 (в г) вычисляют по формулам: Юю н он) 1'' М!1'«сн,соон) бснзсоон 1000 п !тэка !Чаои)! ! 2 ! ! ) ' зтзс5эквсизсооиа) бснзсоона 1000 сз!экв !чаон) ! ! ' Моэкв нас!) ! к аиаС! 1000 а !тп где Р'„и !тп — вместимость колбы и пипетки, соответственно.
Работа 2. Определение !т'а2НРО4 и Ха С! в их снеси Определение основано на проведении реакции ионного обмена на катионообменнике в Н-форме: КН + )к!аС1 — К!ч!а+ НС! 2КН + !ч!азНР04 — 2К!к!а + НзРО4 416 и последующем раздельном потенциометрическом титровании смеси выделившихся кислот НС! и НзРО4. Приборы и реактивы Хроматографическая колонка длиной 300 мм, диаметром ! 5 мм, содержащая 10 г катионообменника. Потенциометр со стеклянным и хлоридсеребряным электродами.
Магнитная мешалка. Бюретка вместимостью 25 мл. Мерная колба вместимостью 100 мл. Стандартный раствор ХаОН, 0,1 М. Анализируемый раствор: смесь растворов ХатН Р04 (1,5 — 2,5 мг/мл) н ХаС! (4,0 — 6,0 мг/мл). Выполнение работы Переведение катионообменника в Н-форму. См. работу 1. Проведение ионного обмена. Анализируемый раствор помешают в мерную колбу вместимостью 100 мл, доводят объем раствора до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
