Физико-химические методы анализа

 

Для селективного разделения катионов широко применяется метод селективного элюирования. Подбирая состав и кислотность элюирующего раствора, можно удалять из колонки одни ионы, оставляя в адсорбированном состоянии другие. Так, галлий и свинец могут быть сорбированы вместе на колонке из катионита СБС. Если колонку промыть 3 н. раствором ацетата аммония, то в элюат переходят только ионы свинца, а галлий остается на катионите. После полного вымывания свинца применяют для элюирования раствор 1,3 н. хлористоводородной кислоты, при этом элюируются ионы галлия.

На этом же катионите  можно осуществить отделение  бериллия от алюминия и меди. При пропускании хлоридов бериллия и алюминия через катионит, переведенный в аммиачную форму, бериллий и алюминий адсорбируются катионитом. Если катионит промывать раствором карбоната аммония, в элюат будут переходить только ионы бериллия, которые затем определяют в этом растворе. Для элюирования алюминия применяют хлористоводородную кислоту. В полученном растворе может быть определен алюминий. Бериллий отделяют от меди, применяя метод, основанный на другом принципе. К раствору бериллия и меди добавляют карбонат аммония, с которым эти ионы дают комплексы [Сu(NН₃)₄]²⁺ и [Ве(СО₃)₂]^2-. При пропускании смеси полученных ионов через катионитную колонку ионы меди сорбируются катионитом, а ионы бериллия остаются в растворе. Затем медь можно элюировать раствором хлористоводородной кислоты. В некоторых случаях, если сорбируемые катионы достаточно отличаются по сорбционным свойствам, можно последовательно элюировать их из раствора одним и тем же растворителем.

На рисунке 8.1 приведена  кривая ионообменного разделения некоторых редкоземельных элементов, сорбированных катионитом, при промывании цитратным буферным раствором. Как видно из рисунка, в первую очередь элюируются ионы церия, затем лютеция и других, последними элюируются ионы европия и самария.

 

Рисунок 8.1 - Кривая ионообменного разделения некоторых

 редкоземельных элементов

 

В некоторых случаях  для ионного разделения используют адсорбционно-комплексообразовательные колонки. В одних колонках применяют смолы, содержащие комплексообразователи — о-оксихинолин, дитизон, хромотроповую кислоту и другие реагенты. Катиониты с дитизоном оказались селективными по отношению к свинцу, с хромотроповой кислотой — селективными по отношению к титану. В других колонках применяют уголь, который предварительно насыщают соответствующим реагентом, например диметилглиоксимом, α-нитрозо-β-нафтолом, некоторыми гетерополикислотами и другими реагентами. Угольно-диметилглиоксимовая колонка может быть использована для отделения ионов никеля от ионов кобальта, α-нитрозо-β-нафтоловая колонка — для отделения ионов цинка и кадмия от ионов меди, железа и никеля.

Метод разделения на ионообменных колонках может быть с успехом применен для отделения и разделения органических веществ. Так, в сульфитной колонке хорошо поглощаются альдегиды, которые затем могут быть элюированы раствором хлорида натрия. Ионы стрептомицина способны замещать ионы натрия в катионите колонки. Аминокислоты сорбируются анионитами и могут быть элюированы раствором аммиака. При этом в различных порциях элюата обнаруживаются разные аминокислоты. Например, для вофатита порядок вытеснения аминокислот следующий: аспаргиновая кислота, серин, глутаминовая кислота, глицин, аланин, валин, лейцин. Таким образом, методом ионного обмена могут быть разделены различные аминокислоты, что трудно осуществить другими химическими и физико-химическими методами.

Ионный обмен в аналитических  целях проводят обычно в динамических условиях. В нижнюю часть ионообменной колонки помещают стеклянную вату или впаивают пористую стеклянную пластинку для задержания мелких частиц ионита. Для заполнения колонки отбирают отсеиванием частицы подходящего для исследования ионита размером 0,1- 0,2 мм. Более мелкие частицы затрудняют прохождение растворов через колонку, а более крупные снижают емкость колонки.

Применяемый ионит рекомендуется  перед заполнением колонки обработать соответствующим образом. Например, катиониты промыть раствором хлористоводородной кислоты, а затем многократно раствором солей натрия или аммония. Для анионитов применяют другую обработку в зависимости от природы ионита и назначения колонки. Подготовленный ионит тщательно промывают водой и вместе с водой сливают в колонку так, чтобы он образовал в колонке слой толщиной 30-40 см. После этого колонка готова к работе. Слой ионита должен быть все время под водой. Подготовленный анализируемый раствор пропускают через колонку со скоростью от 2 до 5 мл в 1 мин.

В зависимости от поставленной задачи раствор, выходящий из колонки, сохраняют или выбрасывают. После пропускания всего анализируемого раствора колонку сразу же многократно промывают водой. Затем через колонку пропускают элюирующий раствор и элюат собирают для дальнейшего анализа. Как видим, операция разделения методом ионного обмена несложна. Успех ее решают правильный подбор ионита, реакции анализируемого раствора, элюирующего раствора и условий сорбции и элюирования.

Метод отделения ионным обменом широко применяют не только в аналитической химии, но и для  решения ряда производственных задач: очистки воды, извлечения следов металлов, очистки растворов сахара, в медицине, пищевой промышленности и др.

 

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

Основы аналитической  химии: В 3 т./ Крешков А. П. -  М.: Химия, 1970. Т. 1-3.

Физико-химические методы анализа / Бабко А.К., Пилипенко А.Т., Пятницкий И.В., Рябушко О.П.   -М.: Высшая школа, 1968. - 335 с.

Юинг Г.В. Инструментальные методы анализа.  / Пер. с англ. под  ред. Г. Н. Баласанова. М.:  Госатомиздат, 1963. - 352 с.

Коваленко П.Н., Багдасаров К.Н. Физико-химические методы. – Ростов: Изд – во  Ростовского ун-та, 1966.  - 386 с

 Физико-химические  методы анализа;  Под ред. В.Б. Алесковского, К.Б. Яцимирского.  - М.:  Химия , 1971.  - 424 с.

Барковский В.Ф., Горелик  С.М., Городенцева Т.Б. Практикум по физико-химическим методам анализа. -  М.:   Высшая школа , 1963. - 35 с.

Сборник задач по физико-химическим методам анализа / Ляликов Ю.С., Булатов  М.И., Бодю В.И., Крачун С.В.  - М.: Химия , 1972.  - 271 с.

Ляликов Ю.С. Физико-химические методы анализа (пособие для программированного опроса). - Кишинев: Изд-во «Штиинца», 1974. – 226с.

 

УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ

 

 

 

 

СВИРИДЕНКО Валентина  Григорьевна

ШУМИЛИН Владимир Анатольевич

ДРОЗДОВА Наталья Ивановна

ХАДАНОВИЧ Альбина Викторовна

 

 

 

 

 

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ.

ФИЗИКО – ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

 

Тексты лекций

 

 

 

В авторской редакции

 

 

Лицензия ЛВ № 02330/0133208 от 30.04.2004 г.

Подписана к печати   . Формат 60x 84  1/16. Бумага офсетная.

Печать офсетная. Гарнитура  «Таймс». Уч.-изд.л.  . Ум.-п.л.  .

Тираж   . Заказ №  .

 

 

Учреждение образования

«Гомельский государственный  университет

имени Франциска Скорины»

246019, г. Гомель, ул.Советская,104

 

Отпечатано на ризографе  с оригинал-макета

Учреждение образования

«Гомельский государственный  университет

имени Франциска Скорины»

Лицензия ЛП № 02330/0056611 от 16.02.2004 г.

246019, г. Гомель, ул.Советская,104