Работа 4. Концентрирование ионов меди (II) из разбавленных растворов методом ионообменной хроматографии

Для количественного определения меди из сильно разбавленных растворов очень часто применяют предварительное концентрирование ее с помощью ионообменной хроматографии.

Для этого разбавленный раствор сернокислой меди пропускают через катионит КУ-2. При этом катионы меди обмениваются с катионами водорода смолы и удерживаются ею:

2RH + Cu²⁺ ↔ R₂Cu + 2H⁺.

Ноны меди извлекают из смолы промыванием небольшим количеством хлороводородной кислоты, при этом медь полностью переходит в фильтрат. Таким образом, получается раствор, концентрация которого оказывается достаточной для количественного определения ионов меди методом колориметрии.

Необходимые реактивы, приборы

1. Фотоэлектроколориметр любой марки.

2. Хроматографическая колонка.

3. Катионит КУ-2.

4. CuSO₄, стандартный раствор, концентрация раствора 10^-2-10^-3 моль/л.

5. Хлороводородная кислота, С(НСI) - 2 моль/л.

6. Едкий натр, 25%-ный раствор.

7. Гексацианоферрат (II) калия, 0,5 н. раствор.

8. Глицерин.

9. Метилоранж.

10. Мерные колбы вместимостыо 50 и 100 мл.

11. Часовое стекло.

Методика определения

Колонку высотой 5-7 см, внутренним диаметром 2 см заполняют ионообменной смолой - катионитом КУ-2. Катионит промывают от примеси железа (II) 2 М раствором хлороводородной кислоты. Отсутствие железа проверяют реакцией с гексацианоферратом (II) калия. Для этого на часовое стекло берут каплю вытекающего из колонки раствора и добавляют каплю реактива. При отсутствии синего осадка можно считать, что катионит полностью отмыт от железа.

Избыток кислоты удаляют промыванием дистиллированной водой. Последние капли фильтрата должны окрашивать индикатор метилоранж в желтый цвет.

Приведенная таким образом в Н-форму ионообменная смола подготовлена для проведения хроматографического анализа.

Один литр разбавленного раствора CuSO₄ с концентрацией около 10^-2-10^-3 моль/л пропускают через колонку с катионитом со скороегьй 10 мл/мин. Адсорбированные катионитом ноны меди (П) элюируют (вымывают) со смолы 2 М раствором хлороводородной кислоты объемом 100 мл. Скорость истечения элюата 5 мл/мин.

В конце элюирования при объеме собранного фильтрата примерно 80 мл необходимо проверить фильтрат на присутствие ионов меди качественной реакцией с гексацианоферратом (II). Если в последних каплях фильтрата присутствует медь (II), скорость элюирования надо уменьшить. Элюат собирают в мерную колбу на 100 мл и доводят до метки дистиллированной водой.

С аликвотной частью элюата проводят колориметрическую реакцию на медь (II) с образованием глицерата меди

ОН Cu

| / \

Cu²⁺ + CH₂CH-CHOH-CH₂OH + 2OH^- = CH₂-CHO-CH₂O + 2H₂O

Для этого 10 мл элюата помещают в мерную колбу на 50 мл, добавляют глицерин и 5 мл 25 %-вого раствора NаОН. Раствор приобретает темно-синюю окраску. Доводят до метки дистиллированной водой и фотометрируют.

Расчет ведется методом сравнения оптических плотностей стандартного и исследуемого растворов. Стандартный раствор соли меди готовится из из раствора CuSO₄ с концентрацией 10^-2 моль/л.

Концентрацию меди в исследуемом растворе вычисляют по формуле:

,

где С_Х - содержание меди в 10 мл элюата;

А_Х - оптическая плотность исследуемого раствора;

С_СТ - содержание меди в 10 мл стандартного раствора;

А_СТ- оптическая плотность стандартного раствора.