Лабораторная работа № 11 «разделение и определение катионов V аналитической группы способом колоночной ионообменной хроматографии»

На алюминатном оксиде алюминия катионы V аналитической группы образуют следующий сорбционный ряд:

Sb⁺³ и Sb⁺⁵  Bi³⁺  Fe³⁺  Mg²⁺  Fe²⁺  Mn²⁺

Подготовка хроматографических колонок. В качестве хроматографических колонок можно использовать стеклянные трубки диаметром 3 – 4 мм и длиной 10 – 12 см с оттянутым концом. В суженную часть колонки помещают небольшой ватный тампон. Колонку наполовину заполняют сухим сорбентом. Затем его уплотняют сначала постукиванием о твердую поверхность до прекращения усадки, а затем утрамбовывают стеклянной палочкой. В таком виде колонка с оксидом алюминия готова к работе.

Получение первичных хроматограмм. Для проведения анализа берут четыре хроматографические колонки и устанавливают их в штатив. Затем в каждую из них с помощью пипетки вносят по пять капель исследуемого раствора и дают ему полностью впитаться адсорбентом. Полученные хроматограммы промывают дистиллированной водой, внося ее порциями по 3 – 5 капель. После появления в вытекающей жидкости ионов Mn²⁺ приступают к проявлению (проба на фильтровальную бумажку, смоченную персульфатом аммония (NH₄)₂S₂O₈ и AgNO₃.)

Проявление хроматограмм. Для определения ионов Sb⁺³ , Sb⁺⁵ , Bi³⁺ , Fe³⁺ , Mg²⁺ , Fe²⁺ , Mn²⁺ в колонку вводят 3 – 5 капель свежеприготовленной сероводородной воды и наблюдают появление окрашенных зон. Сероводородную воду добавляют порциями до тех пор, пока в вытекающей из колонки жидкости не появится сульфид-ион S^2-. Проба на сульфид-ион – фильтровальная бумажка, пропитанная раствором нитрата серебра AgNO₃.

В присутствии ионов Sb⁺³ , Sb⁺⁵ в верхней части колонки образуется оранжевая зона сульфидов сурьмы, ниже ее черная зона сульфида висмута, еще ниже черная зона сульфида железа (III). Сульфид магния растворим в воде, поэтому в зоне расположения магния вследствие гидролиза MgS должна образовываться белая полоса, соответствующая гидроксиду магния Mg(OH)₂, за ней будет расположена черная зона сульфида железа (II) , и в самом низу колонки образуется светло-розовая полоска – зона сульфида марганца MnS.

Для идентификации ионов Fe³⁺ во вторую колонку после промывания хроматоргаммы вносят 3 – 5 капель раствора гексациано-(II) феррата калия K₄[Fe(CN)₆], с которым ионы железа (III) образуют темно-синий осадок берлинской лазури.

Для обнаружения ионов Fe²⁺ в третью колонку вводят 1 – 2 капли раствора гексациано-(III) феррата калия K₃[Fe(CN)₆], с которым ионы железа (II) образуют синий осадок турнбулевой сини.

В четвертой колонке открывается ион Mg²⁺ . Ионы Mg²⁺ можно открыть путем промывания хроматограммы раствором магнезона I, который с солями магния в щелочной среде образует адсорбционное соединение синего цвета. Для этого в хроматографическую колонку вносят 2 – 3 капли раствора гидроксида натрия, а затем 2 –3 капли раствора магнезона.

Вопросы к занятию № 12

1. Какими способами может выполняться ионообменная хроматография?

2. Как правильно подобрать элюент и проявляющие реактивы для хроматографического анализа?

3. Приведите примеры использования экстракции в химическом анализе.