Ю.А. Золотов - Основы аналитической химии (практическое руководство) (1110140), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Многоатомные спирты, содержащие не менее двух свободных гндроксильных групп, дают темно-коричневые или коричнево-черные пятна на желто-коричневом фоне, Эталевглвколь 1,2-Пропалеагли«оль 0,70 0,35 0,35 З.З.З. ИОННЫЙ ОБМЕН Ионный обмен заключается в том, что некоторые вещества при погружении в раствор электролита поглощают нз него катионы или анионы, выделяя в раствор эквивалентное число других ионов с зарядом того же знака. Между катионообменником и раствором происходит обмен катионов, между анионообменником н раствором — обмен анионов. К природным ионообменникам относятся глины и цеолиты.
Синтетические ионообменники представляют собой высокомолекулярные материалы, Почти все онн имеют в качестве основы матрицу из сшитого полистирола. В качестве сшивающего реагента обычно применяют дивинилбензол (ДВБ). В матрице закреплены ионогенные группы — у катионообменников кислотного характера ( — 8О,Н, -СООН, — ОН, -РО5Н2, -АзО~Нх), у анионообмен— МП ~ ников основного характера (-Х(СНэ)з, =)ДАН~, м"-~ и др,).
Свойства ионообменника зависят от трех основных факторов: природы ионогенных групп; степени сшивания, характеризуемой процентом ДВБ; числа фиксированных ионов на 1 г ионообменника в данной ионной форме Если матрицу с фиксированным ионом обозначить К, обратимый процесс обмена протнвоионов на ионы раствора можно записать в виде реакций 109 К-Н+К~' К-Кг+Н К-П ~-Аа -в К-Ал-~-С1 Экспериментально установлено, что для ионов одинакового заряда разная сорбпия обусловлена размером гидратированного иона, например: 1.1(1) <Ха(1) <К(1) а МН»' Мй(Н) < Св(П) < Со(П) е%(П) Ионообменвик п вик преимущественно сорбирует ион с наибольшим ':„'-!. зарядом, если раствор разбавлен, и с наименыпим зарядом, если раствор имеет высокую концентрацию. Современные представления о ионообменной селективности у заключаются в следующем. Ионообменник рассматривают как концентрированный раствор электролита.
От обычного конценто но рированного водного раствора он отличается тем чт , что ионы и ма аи д го типа неподвижно закреплены на матрице ноно б о менника, ф грина изменяет структуру воды внутри ионообменника. Селективность ионного обмена определяется относительным сродством обменивающихся ионов к каждой фазе — ионообменника и раствора. Сильное взаимодействие одного из ионов с фикселектив о сированными группами ионообменника не гарантирует высокои что ности ионообменника по отношению к этокоу иону му данный ион может столь же сильно взаимодействовать с ионами или молекулами воды в растворе. Например, если из двух ионов А и Б ион А гидратирова~ сильнее, чем ион Б, значит ион А при прочих равных условиях будет находиться в водной фазе, где имеется больше «боных» моле кул воды для его гидратации, чем в концентрирован< сво дной фазе ионообменника.
Значит, ион Б переходит в фаз ионообменника не потому, что он обладает какиьь-то особым сродством к этой фазе, а потому, что склонность иона А к гидратации вза выражена сильнее. Если к тому же ион А сильнее Б, имодеисгвует с ионами в растворе, селективность ионообменселе ника по отношению к иону Б будет еще больше. П ри этом А в аство е ктив ность определяется комплексообразонан в ием иона р ре, а не взаимодеисгвием иона Б с ионообменник 5сжп о Если р тивоионы неодинаково взаимодействуют с фиксированнником. ными группами ионообменника, т. е, ион А взаимодействует с ними сильнее, то селектжвность ионообменника к иону Б понизится.
При этом даже возможно обращение порядка се и ионов А и Б: если различие в силе взаимодействия ионов А и Б с ионообменником столь велико, что перекроет большую 170 склонность иона А к гидратации в фазе раствора, то ионообменник уже будет проявлять селективносгь по отношению к иону А. Таким образом, селективность ионообменников определяется рядом конкурируюшнх реакций обменивающихся противоионов — их взаимодействием с фиксированными ионами ионообменника, ионами в растворе и молекулами растворителя в обеих фазах. Явление селективности ионообменников можно использовать в качественном анализе — для разделения и обнаружения окрашенных катионов в растворе; для отделения мешающих анализу анионов (РО»», В(ОН)», БО»~ и др.), для отделения катионов тяжелых металлов от анионов для определения анионов в растворе.
Наиболее часто ионообменное разделение используют для решения двух последних задач. Работа 12 Отделение аииоиов от катионов с помощью кятиоиообменииков Сущность метода разделении анионов и катионов состоит в следующем: исследуемый раствор пропускают через колонку с катионообменником в Н-форме (например КУ 2 х 8), при этом катионы сорбируются, а анионы остаются в растворе.
После промывания колонки водой элюируют катионы 4 М НС1, Этот метод можно использовать для удаления фосфат-ионов и других анионов, мешающих селективному обнаружению и разделению катионов по кислотно-щелочной схеме анализа. Кроме того, так как после сорбции катионов в 'элюате отсутствуют ионы тяжелых металлов, это позволяет проводить обнаружение анионов в растворе.
При проведении работы нужно принимать во внимание следующее. 1. Процесс обмена обратим К вЂ” Н+КГ + ~~ К Кг+в7Н+, поэтому значение рН исходного раствора имеет решающее значение. Если у исследуемого раствора очень высокая кислотность, катионы могут остаться в растворе, поэтому раствор должен иметь максимальное значение рН, но не содержать осадка, Для этого рекомендуется перед пропусканием раствора через катионообменник растворить осадок в минимальном количестве 2 М НС1. Если раствор сильнокисльгй, к нему следует добавить раствор ь1Нз до появления слабой мути, растворить ее в нескольких каплях 2 М НС1.
Если в растворе находится нерастворимый в кислотах осадок сульфатов, необходимо предварительно доосадить и отделить сульфаты. гп 173 тво, Для 2. Большее значение имеет контахт катионообменнн енннка с р~:,",';., в ром. Для полного контакта нужно чтобы уровень жидк ", "'!'.. колонке был не ниже уровня катионообменника, ОС1ЗР!'- 3. И . Исследуемый раствор и элюент, а также воду следу~:::;;;. прибавлять в колонку небольшими порциями, спуская каждцф::.
раз уровень жидкости до уровня катионообменника, 4. После каждого процесса разделения катионообменник реп6~::,.-'! нерируют, т, е, полностью отмывают от катионов 2 М Яф'", и затем водой до отрицательной реакции на хлорид-ион. Выполнение работы, В колонку загружают катионообмоц''','''~ь ник с помощью воды так, чтобы он полностью был рьф:.'''-.'.-;, од й. В исследуемом растворе создают нужную кислотнощ4».:," покрьря";;; (см. выше), разбавляют раствор водой до объема 30 мл и праф.
-, СКаЮт ЧЕРЕЗ КатИОНООбМЕННИК СО СКОрОСтЬЮ 1 — 2 КаПЛИ'В Ссяуйо-',', ду. В вытекающем из колонки растворе (элюате) провер~:::,' полноту сорбции катионов. Для этого к 1 — 2 мл элюата добав»'.::». н лают насыщенный раствор 1ь(атСО2. Если катионы сорбиро алж1я ':,,-" е полностью (в растворе появляется муть), то снова создает:;::» нужную кислотность и еще раз пропускают раствор через колон",,-",'з ния ку.
Затем промывают катионообменник водой до полного ацЬ'-:; ' анионов (до рН 5 элюата). Элюат собирают в стакан, улар»г-:,:,-'~!; вают до объема 5 — 10 мл и обнаруживают авионы. Элюирование катионов проводят 5 — 10 мл 4 М НС1, пропус-.".':,::.'-'-.' кая ее со скоростью 1 — 2 капли в секунду. Элюат упаривауот.'дп:,',-'. объема 5 мл и обнаруживают катионы. Если катионы в п .—.уче - с ном аство р створе обнаруживаются нечетко„полезно еще раз пропу -',"' стить НС1 через катионообменник. Глши 4 АНАЛИЗ КОНКРЕТНЫХ ОБЪЕКТОВ П е ер д выполнением анализа полезно рассмотреть образец под микроскопом, обращая внимание на цвет и форму отдельный частиц, Иногда это позволяет получить предварительные ннь»а "; днородности образца и о числе компонентов в нем.
да Закончив визуальное исследование, приступают к по вке р ц нализу. Твердые вещества измельчают растираниеь1'-":;:;'.:» дгото в агатовой нли в фарфоровой ступке, так как измельченнпе объект вещество легче растворяется. Кроме того если анализ мый представляет собой смесь веществ или природный объект;;!, \ и ируе (минерал, руда),при измельчении достигают равномерного сменап щения всех составных частей объекта. Кусок сплава с пом щью ильинка или сверла превращают в стружки или опилки. Измемо льченный образец делят на три (в случае сплавов или метал-":-','-:;;,'~ 174 лов — на две) части, Одну из них используют для предварительнь2х испытаний и остаток сохраняют на случай повторения анализа.
В остальных частях обнаруживают катионы и анионы. Какое количество образна нужно взять для вьшолнения анализау Нельзя брать слишком много вещества, так как это может привести к получению искаженной информации о способности образца растворяться в том или ином растворителе. Не следует брать и слишком мало анализируемого образца, тах как в этом случае некоторые ионы сложно обнаружить. Оптимальной является навеска порядка 25 мг, если после растворения образца объем раствора доводят приблизительно до 1 мл.
4.1. АНАЛИЗ ИСКУССТВЕННОЙ СМЕСИ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ (СОЛЕЙ ИЛИ ОКСИДОВ) Предварительные испытания. 1) Обнаружение катионов, способных окрашивать пламя. Небольшое количество ыализируемой смеси помещают на предметное стекло или в пробирку, смачивают концентрированной НС1, на тщательно очищенной нвхромовой проволочке вносят в пламя горелки и наблюда»от окраску пламени (табл. 4.1). таблвпа оз, Окрашивав»ы вламеви горелик ' Если плвмв горел»в оврасилось и велевма Пает, вывод о присутствии барии молва глслвть липа при отсутствии солей мели, барной ввслоты в се солей. 2) Обнаружение авионов, способных при действии кислот образовывать летучие продукты, При действии кислоты на анализируемую смесь твердых веществ в зависимости от природы и концентрации кислоты могут выделяться: СОъ ЯО, (2 М СНЗООН)1 СО2„ЗО2 Н»З (2 М НС1, Н»ЯО»), СО2с ЗО2с НС1, 124 )т02 (концентрированная Н2ЗО4); Если при обработке анализируемой смеси кислотой замечено выделение газа, для его идентификации следует воспользоваться характернымн реакциями обнаружения анионов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
