Файл: Кузнецов В.В. Применение органических аналитических реагентов в анализе неорганических веществ учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 13.07.2024

Просмотров: 151

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

- юз -

 

Концентрирование

на

нонитах

 

 

И о н о о б u е п и п е

р а в н о в е с и

я .

Попит, при­

веденный в контакт с

раствором,

содержащим ионы

элементов, обмени­

в а е т с я ионами до

тех

пор,

пока

не установится

равновесие ( с т р . 85),

например :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RT

Щ

+

Щ

^JZ

R~

Kit

+

K t |

 

Сдедоьатилыю, ь состоянии раыювеси я ионит содержит т е же ионы, что и раствор , но в других соотношениях. Применение закона действующих масс к этому равновесию дает коэффициент избиратель ­ ности К^/При обмене ионов, имеющих равные заііяды, коэффициент избирательности определяется выражением:

где

[ К ^ ] и

и [ К ѣ | ] и

-

равновесные концентрации

обмеішвающихоя

ионов

в

(Тазе

ионита.

Величина коэффициента избирательности

вычис­

л я е т с я

из экспериментальных данных.

 

 

 

Распределение ионов

элемента между понятом и

раствором

можно

количественно охарактеризовать объемным коэффициентом распределе ­ ния 2^-:

г д е LMOJU

- равновесная концентрация ионов элемента в фазе ионита,

£ме^— в

окружающем раствор-.:.

Кроме

т о г о , часто пользуются коэффициентом распределения 56 ,

представляющим отношение количества вещества, поглощенного одним

граммом сухого ионита, к количеству этого вещества в миллилитре

раствора .

При

поглощении ионов микрокомпонента коэффициент

р а с ­

пределения

для

них не зависит от их концентрации в' растворе

(при

данной концентрации макрокомпонента). •

 

 

Способность двух ионов к разделению на . ионитах

определяется

отношением коэффициентов распределения этих ионов -

коэффициентом

разделения .

 

 

 

С х е м ы

к о н ц е н т р и р о в а н и я

н а

и о ­

н и т а

X .

Ионообменное концентрирование используется в основном

для выполнения

абсолютного концентрирования. Сущность этого приема

состоит

в

том,

что очень разбавленный раствор концентрируемого


 

 

-

104

-

 

 

 

 

 

элемента (до ~ Ю - 6 U) пропускают через

ионообменную колонку,

а з а ­

тем поглощенные ионитом ионы выделяют в

виде более

концентрирован­

ного раствора элюированиеы небольшим количеством подходящего

р а с т ­

вора электролита.

Элемент в

концентрате

определяют

любым

пригодным

методом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотренный прием относится к динамическим методам ионного

обмена.

Такой же

прием находит

свое осуществление

в методе тону ­

щих частиц, когда небольшое количество ионита,

помещенное

в

"кон ­

центратор" - длинную пробирку о

анализируемым

раствором,

перемеща­

я с ь под

действием

силы тяжести, сорбирует

ионы

концентрируемого

элемента. Злюирование, естественно, производится малым объемом элюата.

В некоторых случаях используется статический метод ионного

обмена,

когда и о ш т на

некоторое

 

время

приводится в

контакт

с р а с т ­

вором, из которого извлекают микрояримеси.

 

 

 

 

 

 

 

Ионный обмен может быть использован

для

концентрирования

 

микрокомпонент на фоне

макрокомпонент,

если поглощаемые

ионы

о б л а ­

дают большим ионообменным сродством, чем

ионы

фона.

В этом

о т н о ­

шении селективные иониты выгодно отличаются от ионитов других

 

типов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При выполнении ионообменного концентрирования особое внимание

должно уделяться очистке ионитов серед концентрированием и,

 

р а з у ­

меется,

чистоте

регенирирующего

раствора .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и м е р ы

к о н ц е н т р и р

о в а н и я

.

 

Применение

концентрирования на ионитах иллюстрируется некоторыми примерами

таблицы

12 ( с т р .

105).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для избирательного концентрирования более пригодны селектив ­

ные иониты. Синтез таких сорбентов довольно трудоемок,

поэтому

 

можно использовать следующий прием. Было предложено в качестве

 

заменителя селективного ионита использовать анионит

AB -

17

 

 

после т о г о , как

анионит лросорбирует анионы

р е а г е н т а

торон.

 

 

 

 

 

С ц

 

 

 

 

 

 

Этот

"комбинирован-

 

 

 

£ н

3

 

z - / ~ V c H

 

І Ш Й " Й 0 Н И Т

 

п о

в п о л н е

 

 

 

 

 

/ < = /

I

 

понятным

причинам

с т а н о -

 

 

 

b N ( c H ; c H

 

 

 

 

 

 

*

 

с н - о ^ - ^

вится селективным

в

о т -

 

 

 

 

 

 

 

I

 

ношении ионов

определен ­

 

 

 

е н

 

 

 

Ç H 2

иых элементов.

Такой

ком-

 

 

 

*Ù(CHi)CHz—f / - С И

 

бинированннй

ионит

полу-

 

 

 

СН3

 

 

^

 

чил

название

" и о ш т

с п о г -

 

 

 

\

 

 

 

I 2

 

лощенным слоем"

 

 

 


Объект

анализа»

Природные и промышленные

воды

Пресная вода

--

Деионизованная

вода Морская вода

Молоко

Сточные воды

Таблица 12

Примеры концентрирования микропримесей на ионитах

Концентрируемый

И о

н и

т

 

 

Элват

 

элемент

 

 

 

C a 2 ;

Mg2;

B e 2 ;

C a 2 ; Сульфокислотные

И M

 

HCl

 

 

 

 

 

катиониты

 

 

 

 

 

 

 

с о

 

;

kg\

 

к?+...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N ( м о 3 - )

 

 

 

Анионит в СІ~-

 

I

 

І

N'aCI

 

 

 

 

 

 

форые

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Анионит

в

 

 

 

0.3

 

И

 

 

 

 

 

 

СН3СО0--форые

 

СН3С00Ма

SiCSiFg 2 - )

 

Анионит

в С І _ -

 

 

 

 

 

 

Р"S r 2 ;

 

 

 

 

 

форые

 

 

 

н

э

в о

3

В а 2 +

 

 

Селективный

ка-

 

 

 

 

 

 

 

 

тионит Дауэкс-І-А

 

 

 

 

es;

s r 2 ;

 

с о 2 +

 

Катионит

в

Н + -

 

6

M HCl

 

 

 

 

 

 

форме

 

 

 

 

 

 

 

 

S r 2 +

 

 

 

 

 

Селективный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

катионит

 

 

 

 

 

 

 

C u 2 +

 

 

 

 

 

Сульфо катионит

 

31t

HCl

 

 

 

 

 

 

в

Н+ -

форне

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0(УІ)

 

 

 

 

Анионит. в S 0 Ü 2

-

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

форме

 

н

 

 

 

 

 

 

Ац(АиС14 ")

 

Анионит

в C I -

-

(Озоление

 

 

 

 

 

 

форме

 

 

сорбента)

Метод определения Чувствительность иикропримесей определения

Комплексонометрический

Фотометрический

Фотометрический

Плаѵеннофртометрический

Радиометрический

Пламеннофотометрический

Полярографический

Ренігенофлуоресцентный

Фотометрический

Iмг/л

Ю- 5 %

I - 10 мкг/л

6 мг/л ( S r ) ,

0,01 мг/л (Ва)

ю-ц - ю - 5 se

3 - I0" 5 %

2'Ю-5 *


- 106 -

 

О Р Г А Н И Ч Е С К И Е

А Н А Л И Т И Ч Е С К И Е

 

 

Р Е А Г Е Н Т Ы

В

Р Е А К Ц И Я Х

 

 

 

 

 

Р А З Л И Ч Н Ы Х

Т И П О В

 

 

 

 

 

 

Окислительно-восстановительные реакции

 

 

 

 

 

органических

аналитических

 

реагентов

 

 

 

Возможность

осуществления реакции

окисления-восстановления

определяется величиной разности окислительно-восстановительных

по ­

тенциалов

систем

окислителя

и восстановителя .

Если

E„„ - r , _ „„„„,„,„,>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HtJUpi, • Ы101 смы

•^системы

ОргАР' т о

аналитическая

реакция основана на

окислении

о р ­

ганического р е а г е н т а ,

если

В н в о р г > с и

о т е ш < Е о и с т в м

н 0

р г А р ,

то

органический

реагент

играет

роль

окислителя,

однако

последние

с и с -

' темы используются редко .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аналитические реакции

рассматриваемого

типа в с е г д а

проводятся

при условиях,

отличающихся

от стандартных,

соблюдаемых

при

опреде ­

лении стандартных окислительно-восстановительных потенциалов. Поэ­ тому при определении возможного направления реакций необходимо учи ­ тывать влияние различных факторов (кислотность среда, комплексооб- р а з о в а н и е , образование малорастворимых продуктов и д р . ) на величи­ ны окислительно-восстановительных потенциалов реально существующих систем.

Окисление различных органических соединений под воздействием неорганических окислителей характерно для ионов, содержащих элемен­ ты в высоі:;-: стене:- }.:: ."л-слсления, для молекул галогенов и других с о е ­ динений. Реакции окисления органических соединений, особенно цвет -

•ные, не в с е г д а

можно

представить

определенными уравнениями реакций.

В этих

случаях

чаще

в с е г о химизм

реакций окончательно невыяснен, -

ч а с т о

получается смесь продуктов

окисления, поэтому для получения

воспроизводимых результатов стараются тщательным образом контроли­

ровать условия проведения реакций.

Несмотря на эти

недостатки,

р е ­

акции

окисляющихся

ОргАР с ионами

окислителей,

в

частности ц в е т ­

ные,

используются на

практике,

так

как они отличаются яркими анали­

тическими эффектами

и достаточной

чувствительностью.

 

 

 

Избирательность

этих реакций

будет тем выше, чем труднее бу­

дут окисляться

(или

восстанавливаться)

реагенты.

В этом

случае

в .

.реакции будут

вступать наиболее

сильные

неорганические

окислители


 

 

 

- 107

-

 

 

 

 

 

(или

восстановители) и для них реакции будут

избирательными

 

( с т р .

15).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Окисление некоторых

реагентов

протекает

воспроизводимо,

поэто­

му их часто используют в

качестве

окислительно-восстановительных

индикаторов в титриметрическом анализе (необратимые и обратимые

индикаторы).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И с п о л ь з у е м ы е

р е а г е н т ы .

Многие аромати ­

ческие диамины - бензидин, толидин, дианизидин, 2-нафтиламин,

д и ­

фениламин и др . легко окисляютоя даже слабыми

окислителями, п о э т о ­

му избирательность их реакций с окислителями

мала

(для

бензидана

Е 0 = +0,76 в ,

для дифениламина

EQ

= +0,76 в ) . Бензидин

и о-толвдин

под

действием

различных

окислителей дают ігродукты

окисления,

име­

ющие желто-оранжевую (при окислении в сильнокислой среде) и сине - фиолетовую (при окислении в слабокислой среде) окраски . Цветовой оттенок связан с природой окислителя (таблица 13) .

Таблица 13 цветные реакции окисления ароматических аминов

Реагент

Бензидин

о -Толидин

 

HjC

^

СНз

о-Дианизидин

OCKJ

 

ос»і

2-Нафтиламин

Дифениламин

Окислитель

 

NOp в ледяной

у к с у с ­

ной кислоте

МаОТ. Сг0о£~ в

конц.

4 É2 so|/os(yiiiT

pt(iy)

 

5 o 0 § - , VOn,

G U 2 + ( B

присутствии

K I , KBr)

Н 7 Р ( М о 2 0 7 ) 6

Окраска продуктов реакции

Желтая или красная

Фиолетовая

Зеленая

Синяя

Синяя (+ окраска вос­ становленного Mb)

МпО^,

 

AuOq,

Се(ІУ)

Синяя

C I 2 ,

I

2 ( в присугств .

йелтая

 

 

HgCIçg)

 

Gr2ûf

 

 

 

Синяя

AUCI4 ~

 

;

Фиолетовая

MO3

,

конц.

Е З Д

Синяя

i

 

 

1 !