После извлечения комплекса железа (III) ионы меди (II) извлекают из катионита 2 моль/л раствором HCl:

R2[Cu(NH3 )4 ] +6HCl 2RH +CuCl2 +4NH4Cl.

Содержание ионов железа (III) определяют фотометрическим методом, основанным на образовании в щелочной среде при рН 8-11 комплексных анионов трисульфосалицилата железа (III) желтого

цвета (λmax = 410 нм).

Содержание ионов меди (II) можно определять фотометрическим или иодиметрическим методом.

Ход работы. Подготовьте катионит к работе.

1.Переведите катионит в Н-форму. Для этого через колонку с катионитом КУ-2 пропустите 200 мл 2 моль/л раствора HCl со скоростью 1-2 капли/с.

2.Отмойте катионит от кислоты 200–250 мл дистиллированной воды (скорость пропускания 2-3 капли/с). Периодически отбирайте несколько капель раствора, вытекающего из колонки, и проверяйте рН среды с помощью индикатора метилового оранжевого. Промывание проводите до получения желтой окраски метилового оранжевого.

Над слоем катионита все время должна находиться жидкость. В случае образования в колонке пузырьков воздуха катионит следует взрыхлить стеклянной палочкой.

3.Переведите катионит из Н-формы в NH4-форму. Для этого пропустите через катионит 100 мл 5%-ного раствора аммиака. Жидкость в колонке спустите до верхнего слоя катионита.

Разделение смеси

1.В стакан вместимостью 100 мл, содержащий анализируемый раствор смеси ионов Fe3+ и Cu2+, добавьте 15 мл 10%-ного раствора сульфосалициловой кислоты, перемешайте и прилейте 10 мл концентрированного раствора аммиака.

Полученную смесь пропустите через катионит КУ-2 в NH4-форме со скоростью 1-2 капли/с.

2.Вымывание ионов железа (III). Приготовьте около 50 мл промывной жидкости (смесь 5 мл 10%-ного раствора сульфосалициловой кислоты, 5 мл концентрированного раствора аммиака и 40 мл дистиллированной воды).

Стакан, в котором находился анализируемый раствор, дважды ополосните промывной жидкостью и вылейте ее в колонку.

Пропустите через колонку оставшуюся промывную жидкость.

20

Вытекающий из колонки элюат с момента внесения в нее анализируемой смеси собирайте в мерную колбу на 100 мл и после заполнения колбы до метки тщательно перемешайте (раствор 1).

3. После извлечения комплексных анионов трисульфосалицилата железа (III) промойте катионит 50 мл дистиллированной воды.

4. Извлечение ионов Cu2+ из катионита. Пропустите через катионит около 100 мл 2 моль/л раствора HCl порциями по 10–15 мл. Раствор, вытекающий из колонки, соберите в мерную колбу на 100 мл и после заполнения колбы до метки хорошо перемешайте (раствор 2).

Катионит после извлечения Cu2+ переведен в Н-форму и после отмывания от кислоты может быть использован для работы.

Определение железа

Содержание железа (III) определяют фотометрическим методом, основанным на образовании в щелочной среде комплексных анионов трисульфосалицилата железа (III).

Подготовка эталонных растворов железа (III)

1.Приготовьте стандартный раствор железа (III), содержащий

0,10 мг/мл Fe3+.

2.В мерные колбы вместимостью 50,0 мл отберите, соответст-

венно, 1,00; 1,50; 2,00; 2,50; 3,00 мл раствора соли железа, содержащего 0,10 мг/мл Fe3+. В каждую колбу добавьте 5 мл 10%-ного раствора сульфосалициловой кислоты, 5 мл раствора аммиака (1:1), доведите до метки водой и тщательно перемешайте.

Подготовка анализируемого раствора железа (III)

1.Отберите пипеткой аликвоту анализируемого раствора из мерной колбы, содержащей раствор трисульфосалицилата железа (III) (раствор 1), и перенесите в мерную колбу на 50,0 мл, доведите объем до метки дистиллированной водой и тщательно перемешайте.

2.Аналогично в другой мерной колбе на 50,0 мл приготовьте еще один раствор анализируемого вещества для параллельного определения содержания железа (III).

Измерение оптической плотности растворов

1.Измерьте оптическую плотность полученных эталонных растворов на фотоэлектроколориметре КФК-2 при λ = 410 нм в кюветах

столщиной слоя l = 1,0 см, используя дистиллированную воду в качестве раствора сравнения. Результаты измерений занесите в табл. 2.

2.Измерьте оптическую плотность подготовленных анализируе-

мых растворов Dх в условиях, при которых фотометрировали эталонные растворы.

21

53,00

Определение железа (III) методом градуировочного графика.

1.Постройте градуировочный график зависимости Di от содержания Fe3+ в растворе.

2.Пользуясь градуировочным графиком, по измеренным значениям оптической плотности Dх найдите содержание Fe3+ в фотометрируемых растворах.

Рассчитайте массу железа (III) m(Fe3+) в растворе 1 (анализируемой смеси).

Определение меди

Содержание меди определите фотометрическим методом, основанным на измерении интенсивности окраски аммиачного комплекса [Cu(NH3)4]2+, имеющего максимум поглощения при λ = 610 нм.

Приготовление эталонных растворов меди (II)

1.Приготовьте стандартный раствор меди (II), содержащий 5,0 мг/мл Cu2+.

2.В мерные колбы на 50,0 мл отберите, соответственно, 1,00; 1,50; 2,00; 2,50 и 3,00 мл раствора, содержащего 5,0 мг/мл Cu2+.

Вкаждую колбу добавьте по 5 мл раствора аммиака (1:1), доведите раствор до метки дистиллированной водой и тщательно перемешайте.

Подготовка анализируемого раствора меди (II)

1. Из мерной колбы, содержащей раствор 2, отберите пипеткой аликвоту, перенесите в мерную колбу на 50,0 мл, прилейте 5 мл раствора аммиака (1:1) и доведите до метки дистиллированной водой.

22

2. Аналогично в другой мерной колбе на 50,0 мл приготовьте еще один раствор анализируемого вещества для параллельного определения меди (II).

Измерение оптической плотности растворов

1.Измерьте оптические плотности эталонных растворов на фотоэлектроколориметре КФК-2 на λ = 610 нм в кюветах с толщиной слоя l = 1,0 см, раствором сравнения служит вода. Результаты измерений занесите в таблицу 3.

2.Измерьте оптические плотности анализируемых растворов Dх на колориметре на λ = 610 нм в кюветах с толщиной слоя l = 1,0 см.

53,00

Определение содержания меди(II) методом градуировочного графика

1. Постройте градуировочный график для определения Cu2+ в растворе в координатах Di — mi(Cu2+).

2.Пользуясь градуировочным графиком, по измеренным значениям оптической плотности Dх найдите содержание Cu2+ в фотометрируемых растворах (mx(Cu2+), мг).

3.Рассчитайте массу меди (II) m(Cu2+) в растворе 2 (в анализируемой смеси).

23

Лабораторная работа 3 Определение содержания Na2SO4 в растворе

Цель работы. Определить содержание сульфатов в исследуемой пробе.

Определение сульфатов, например Na2SO4, основано на проведении реакции ионного обмена на катионите в Н-форме:

2R −H + Na2SO4 2R − Na + H2SO4

ипоследующем потенциометрическом титровании выделившейся серной кислоты стандартным раствором NaOH.

1.Перед началом работы стеклянную трубку-колонку с ионообменной смолой промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции по универсальному индикатору. При этом цвет индикаторной бумажки от промывной воды из колонки должен совпадать с цветом, полученным от дистиллированной воды.

2.Объект исследования может быть как твердым материалом, так

ираствором, содержащим сульфат-ионы. При работе с твердым материалом его измельчают, берут определенную навеску и готовят из него вытяжку, нагревая в дозированном объеме дистиллированной воды несколько минут и фильтруя получившийся раствор.

3.Раствор, содержащий сульфат натрия (калия, магния), пропускают со скоростью примерно 1 капля в секунду через колонку, заполненную катионитом КУ-2. При этом катион натрия задерживается на катионите, а в растворе остаются сульфат-ионы и ионы водорода, вытесненные из катионита ионами натрия. Раствор, вытекающий из колонки с катионитом, содержит, таким образом, серную кислоту.

4.Колонку промывают несколько раз, пропуская через нее дистиллированную воду до тех пор, пока проба промывной воды из колонки не будет содержать ионов водорода (нейтральная реакция по универсальному индикатору). Примерный объем промывной воды около 50 мл.

5.Фильтрат вместе с промывными водами титруют 0,1 н раствором гидроксида натрия, применяя индикатор метилоранж (титруют до перехода розовой окраски метилоранжа в розовооранжевый цвет — точка эквивалентности).

Содержание сульфат-ионов в твердой пробе в % в пересчете на оксид серы (VI) вычисляют по формуле

24

%SO3 = NNaOH VNaOH ЭSO3 100 ,

1000 mнав

где V — объем раствора щелочи, пошедший на титрование серной кислоты, образовавшейся в результате пропускания раствора сульфата натрия через колонку с катионитом, мл;

ЭSO3 = 40 г-экв .

Если объектом исследования является раствор, то расчет ведут по формуле

SO3 = NNaOH VNaOH ЭSO3 ,мг/л .

1000

Контрольные вопросы

1.Какой метод анализа называется хроматографическим?

2.Закон адсорбционного замещения М.С. Цвета.

3.Основные стадии хроматографического процесса.

4.Какое явление называется удерживанием?

5.Какое явление называется размыванием?

6.Охарактеризуйте хроматограмму.

7.Классификация хроматографических методов по агрегатному состоянию системы.

8.Классификация хроматографических методов по механизму разделения.

9.Классификация хроматографических методов по форме проведения процесса.

10.Способы выполнения хроматографического анализа.

11.Какие теории являются основой для расчета эффективности колонок?

12.Как вы понимаете термин «Теоретическая тарелка»?

13.Три основных фактора обусловливающих размывание в колонке в соответствии с кинетической теорией.

14.Охарактеризуйте адсорбционную жидкостную хроматогра-

фию.

15.Какие процессы лежат в основе ионообменной хроматогра-

фии?

16.В чем сущность ионообменной хроматографии?

25