возможно обращение порядка селективности ионов А и Б: если различие в силе взаимодействия ионов А и Б с ионообменником столь велико, что перекроет большую склонность иона А к гидратации в фазе раствора, то ионообменник уже будет проявлять селективность по отношеншо к иону А.

Таким образом, селективность ионообменников определяется рядом конкурирующих 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 (РО43-, В(ОН)4-, SО42- и др.), для отделения катионов тяжелых металлов от анионов для определения анионов в растворе. Наиболее часто ионообменное разделение используют для решения двух последних задач.

Лабораторная работа № 16

Колоночная ионообменная хроматография

Цель работы: провести колоночную ионообменную хроматографию.

Сущность метода разделения анионов и катионов состоит в следующем: исследуемый раствор пропускают через колонку с катионообменником в Н-форме (например КУ 2х8), при этом катионы сорбируются, а анионы остаются в растворе [3]. После промывания колонкиводойэлюируюткатионы4МНСl.

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 анионовврастворе.

Припроведенииработынужноприниматьвовниманиеследующее. 1. Процесс обмена обратим R‒Н + Кtm+ ↔ RmКt + mН+, поэтому

значение рН исходного раствора имеет решающее значе-ние. 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 кати-онообменник растворить осадок в минимальном количестве 2 М НСl. Если раствор сильнокислый, к нему следует добавить раствор NН3 до появления слабой мути, растворить ее

внескольких каплях 2 М НСl. Если в растворе находится нерастворимый в кислотах осадок сульфатов, необходимо предварительно доосадить и отделитьсульфаты.

2.Большее значение имеет контакт катионообменника с раствором. Для полного контакта нужно, чтобы уровень жидкости в колонке был не ниже уровнякатионообменника.

3.Исследуемый раствор и элюент, а также воду следуе прибавлять

вколонку небольшими порциями, спуская каждый разуровеньжидкости до уровнякатионообменника.

4.После каждого процесса разделения катионообменник регенерируют, т.е. полностью отмывают от катионов 2 М НСl и затем водой до отрицательной реакции нахлорид-ион.

Выполнение работы. В колонку загружают катионообменник с помощью воды так, чтобы он полностью был покрыт водой. В исследуемом растворе создают нужную кислотность, разбавляют раствор водой до объема 30 мл и пропускают через катионообменник со скоростью 1…2 капли в секунду. В вытекающем из колонки растворе (элюате) проверяют полноту сорбции катионов. Для этого к 1…2 мл элюата добавляют насыщенный раствор Nа2СО3. Если катионы сорбировались не полностью (в растворе появляется муть), то снова создают нужную кислотность и еще раз пропускают раствор через колонку. Затем промывают катионообменник водой до полного удаления анионов (до рН 5 элюата). Элюат собирают в стакан, упаривают до объема 5…10 мл и обнаруживают анионы.

Элюирование катионов проводят 5…10 мл 4 М НСl, пропуская ее со скоростью 1…2 капли в секунду. Элюат упаривают до объема 5 мл и обнаруживают катионы. Если катионы в полученном растворе обнаруживаются нечетко, полезно еще раз пропустить НСl через катионообмеыник.

Вопросы и задания для защиты лабораторной работы «Колоночная ионообменная хроматография»

1.На каком принципе основано разделение ионов в методе колоночной ионообменной хроматографии?

2.Как правильно выбрать сорбент для разделения ионов?

3.Поясните, как осуществляют вытеснительную, фронтальную и элюентную хроматографии?

4.Какие требования предъявляются к растворителю в каждом хроматографическом методе?

5.Как производится обнаружение и количественное определение разделенных компонентов на выходе из хроматографической колонки?

Список литературы, рекомендуемый к изучению

1.Основы аналитической химии. [Текст]: учебник в 2 кн. /Ю.А. Золотов, Е.Н. Дорохова, В.Н. Фадеева и др.; ред. Ю.А. Золотов. – изд 3-е, перераб. и доп. / Кн.1 Общие вопросы. Методы разделения. – М.: Высшая школа, 2004. – 359 с.

2.Основы аналитической химии. [Текст]: учебник в 2 кн. /Ю.А. Золотов, Е.Н. Дорохова, В.Н. Фадеева и др.; ред. Ю.А. Золотов. – изд 3-е, перераб. и доп. / Кн.2 Методы химического анализа. – М.: Высшая школа, 2004. – 503 с.

3.Основы аналитической химии. Практическое руководство. [Текст]: учебное пособие для вузов /под ред. Ю.А. Золотова. – М.: Высшая школа, 2003. – 463 с.