Файл: Фрумина, Н. С. Аналитическая химия кальция.pdf

Микрограммовые количества осмия отделяют от больших ко­

личеств кальция экстракцией ацетилацетоном и бензолом [1659J.

Титан отделяют от кальция экстракцией его купфероната смешан­

ным растворителем — бензол: изоамиловый спирт (1:1) из 3 N

HCl [597J. Для отделения тория от кальция используют экстрак­ ционную смесь масляная кислота: хлороформ (1 : 100); pH 4,8—

5,0 [1344].

ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Ионообменная хроматография

Для отделения ионов щелочноземельных металлов от щелоч­ ных металлов, Fe, Cr, Al, РЗЭ, тяжелых металлов, Р, а также для

разделения щелочноземельных металлов применяют сильнокис­ лотные катиониты КУ-1, КУ-2, Дауэкс-50, амберлиты IR-120 и

IR-IOO и др.

Сильнокислотные катиониты в H+-форме применяются чаще

всего при отделении кальция от ионов щелочных металлов [113, 304, 881, 13761, для разделения щелочноземельных металлов [792,

1100, 12281, для отделения от кальция ионов, образующих полу­

торные окислы [574J, тяжелых металлов [892J, многовалентных

ионов [1011J. Катионитами в ІѴЩ-форме пользуются для более

тонких' разделений в присутствии комплексообразующих агентов.

Так, например, полуторные окислы отделяются на катионите в

NH⅞-φopMe в присутствии тайрона или лимонной кислоты [1121;

щелочноземельные и магний — на фоне комплексона III [195J.

Очень редко используют сильнокислотные катиониты в K+- и

Nа+-форме (например для отделения свинца от щелочноземельных металлов [1183J).

Аниониты используются в аналитической химии кальция срав­ нительно редко, в основном для отделения фосфат-иона. Для этой цели служат сильноосновные аниониты ПЭ-9 и ЭДЭ-10П. Другие

аниониты применяются для отделения от кальция тяжелых ме­ таллов (Mo, Re, U, некоторых трансурановых элементов и др.).

Сильноосновные аниониты в СП-форме находят применение для отделения от кальция металлов, образующих хлоридные,

цитратные комплексы [1068, 1437J, а также для удаления фосфатов [384J и молибдатов [3831. Иногда анионит перед употреблением

переводят в нитратную форму. Сильноосновной анионит, обра­ ботанный азотной кислотой, может быть использован для отде­

ления кальция от стронция [9461 и магния [9451.

Иногда анионит обрабатывают комплексообразующими аген­ тами. Так, например, описана сорбция на анионите в форме эти­ лендиаминтетраацетата [4571 (для разделения Ca и Sr); отделение

наиболее распространенных трехвалентных катионов от кальция производят на анионите в цитратной форме [1376J. На анионите в

Вг~-форме можно разделять Pb и Ca.

173

Чаще всего кальций элюируют 3—4 N HGl [112, 240, 476, 574, 892]. В случае отделения кальция от щелочных металлов приме­ няют 0,08-2 N HCl [1219].

Одинаково элюируют кальций 2—4 M растворы HNO3, HGl,

CH3COONH4, слабее — раствор NH4Cl, еще слабее раствор

NH4NO3, хуже всего элюирует кальций раствор лимонной кислоты

[1199].

Кальций элюируют и 2—4 M HNO3, иногда применяют азот­

ную кислоту в смеси с метанолом [825]. В отдельных работах в ка­ честве элюента применен раствор ацетата аммония [1038].

При отделении Ca от Sr раствор сульфата аммония селективно

элюирует кальций [792, 1100]. Для этих же целей используют рас­

творы комплексона III или комплексонат аммония [241, 457, 1651], диаминоциклогексантетрауксусную кислоту [1357]. Иногда

кальций элюируют растворами нитрата калия [1183] или бромида калия [1526].

В присутствии других щелочноземельных металлов в качестве элюанта для кальция используют 0,8—2,0 M раствор а-оксиизо- масляной кислоты [1356].

В некоторых случаях элюируют сопутствующие элементы (в то время как кальций сорбируется на колонке). Так, например, не­

которые трехзарядные катионы можно элюировать разбавленной соляной кислотой в смеси с ацетоном [943]. При промывании ко­ лонки стандартным раствором оксалата аммония в фильтрат пере­ ходят Fe, Al, Mg, щелочные металлы (кальций при этом можно оп­ ределить по избытку щавелевой кислоты, не вступившей в реак­

цию) [331]. Фтористоводородная кислота элюирует ионы, обра­ зующие растворимые фторидные комплексы (Ba, Fe (III), Hg (II), Mn (H), Sr, V (V), Zn). На колонке остаются катионы, образующие

труднорастворимые фториды (Ga, РЗЭ, Th) [943].

Отделение от магния. Возможно последовательное элюирова­ ние магния и кальция после сорбции на сильнокислотном катио­

ните. Магний отделяется от кальция элюированием 0,6-0,7 M

HCl (в элюат переходит кальций). Магний может быть отделен от кальция элюированием 3 M HCl, содержащей 60% этанола после сорбции на катионите AG-50WX8 [1527].

В сильнокислых средах [1282] Ga и Mg могут сорбироваться на

катионите Дауэкс-50Х4 из раствора в 9 M HClO4 или HCl. После

сорбции магний элюируют 6,4 M HClO4 или 2,6 M HGl, затем каль­ ций элюируют 6 M HCl.

После сорбции смеси Ca и Mg на катионите Цеокарб-225 в

кальция после такого ионообменного разделения составляет 2%.

Известен метод отделения кальция от магния, основанный па различной устойчивости комплексов этих катионов с этиленгли­

174

коль-бис-Щ-аминоэтиловым) эфиром тетрауксусной кислоты. При pH 7,5—8,5 кальций образует устойчивые анионные комплексы.

Комплекс магния в этих условиях полностью диссоциирован и ко­

личественно сорбируется сильнокислотным катионитом из буфер­ ной среды; кальций проходит в фильтрат [1355, 1356]. Однако дальнейшее определение кальция в присутствии комплексообра­

зуют комплексов с неорганическими кислотами в водных сре­

дах, то применяют водно-спиртовые смеси. Так, например, Ca и Mg могут сорбироваться из смеси минеральной кислоты, спирта

и воды на сильноосновном анионите в NO3-φopMe вследствие

образования анионных комплексов [945]. Элюентом для магния служит 0,5 M раствор HNO3 в 90%-ном изопропаноле. Кальций

после вытеснения магния элюируют 0,02 M HNO3 и определяют

комплексонометрически [1088]. Хорошие результаты были полу­

чены при разделении кальция и магния на Леватите-MN в оксалат­

ной форме. Магний не сорбируется и переходит в элюат [1646].

Описано также разделение кальция и магния на неорганическом

ионообменнике Zr(MoO4)2 [761].

Отделение щелочных металлов. Щелочные металлы отделяют от кальция после сорбции на катионите в H+-форме, используя их

различную сорбционную способность [1283]. Щелочные металлы

элюируются перед кальцием разбавленной соляной кислотой.

Наиболее эффективное разделение достигается при элюировании

0,001 N HCl. Однако в этом случае процесс отделения очень дли­

тельный и связан с пропусканием через колонку больших коли­ честв кислоты [113]. Чаще для отделения щелочных металлов поль­ зуются 0,1 N или 0,2 N HCl [577, 1470J. Для более полного разде­

ления к соляной кислоте добавляют до 10% метанола. Описано

[1028] отделение 0,5 мкг Li от 0,5 г Ca пропусканием раствора че­ рез Амберлит IR-IOO. Литий затем элюируют 0,2 N HCl. Детально

изучено элюирование ионов щелочных и щелочноземельных метал­ лов смесями диоксан — кислота (НС1, HNO3) — вода в различ­

ных соотношениях [1420]. Наиболее эффективное разделение на

анионитах достигается при использовании смеси 59—98% диок­

сана и 0,49 M HNO3.

Для отделения щелочных металлов от кальция после сорбции

на катионите иногда используют смесь (1 : 1) раствора муравьи­ ной кислоты и 1 M раствора ее аммонийной соли [1577].

Отделение щелочноземельных металлов. Кальций отделяют от

щелочноземельных металлов на ионитах в присутствии комплек­ сообразующих агентов. Используют катиониты КУ-2, Дауэкс-

50, Вофатиты в (Н+- или ИЩ-форме). Путем применения элю­

ентов различных концентраций или растворов комплексообразую­ щих агентов с различным pH достигается последовательное элю­ ирование отдельных компонентов смеси.

175

Адсорбированную на катионите в Н+-форме смесь щелочнозе­ мельных металлов и магния разделяют последовательным вы­ мыванием соляной кислотой различной концентрации. При про­

мывании катионита 0,8 N HGl элюируются кальций и магний;

0,9 N HGl элюируется стронций и 4 ArHGl—барий. Таким же обра­ зом последовательно элюируют отдельные ионы щелочноземель­ ных металлов растворами ацетата аммония [1038, 1219J, формиата

Рис. 31. Кривая элюирования при разделении щелочнозе­ мельных металлов (Дауэкс-50, 19 см X 2,5 слі2; 1,2.1/ раствор лактата аммония; 0,56 см/мин)

[1167]

аммония в смеси с муравьиной кислотой различных концентра­ ций [15771. Варьированием концентрации элюента — а-окси-

изомасляной кислоты от 0,8 до 2,0 M—можно последовательно вы­ делить из раствора Ca, Sr и Ba [1352, 1648].

Отделение кальция от других щелочноземельных ионов, сор­ бированных на катионите, достигается 1,2 M раствором лактата аммония при pH 5,5 [1167]. Последовательность элюирования: Ca, Sr, Ba (рис. 31) (первые 74 мл элюата содержат только Ca,

следующие 58 мл — Sr, затем в следующих 150 мл обнаруживает­

ся весь Ba). Количественное разделение достигается при скорости пропускания элюента 1,4 мл/мин в образце, содержащем 1 ммоль каждого иона щелочноземельного металла или магния.

Раствором комплексона III кальций элюируется при pH 7,1 или pH 5,25, стронций — при pH 8,6, барий — при pH 10 [241J. Из­ меняя pH элюента — раствора диаминоциклогексантетрауксус-

ной кислоты [1357],— можно хроматографическим методом отде­ лить Ca (pH 5,1) от Sr (pH 10). Хорошо разделяются Ca и Sr при

использовании в качестве элюента 0,260—0,275 M раствора

(NH4)2SO4 [792, 1100j. C катионита кальций селективно элюирует­ ся 0,5 M раствором NH4Cl в присутствии других щелочноземель­ ных металлов [1037].

Для разделения Ca и Sr используют также кристаллы молиб­ дата циркония, обработанные 2 M раствором NH4NO3. Сорбиро­ ванный кальций элюируют 20 мл 0,2 M раствора NH4NO3 и 0,005 M HNO3, стронций — 1 M раствором NH4NO3 [761J.

Изучены различные комплексообразующие агенты [1528J и

иониты, в том числе и неорганические (молибдаты, вольфраматы, фосфаты циркония и титана [820J), для разделения щелочноземель­

176

ных металлов. Лучшие результаты получаются с диаминоциклогек-

сантетрауксусной кислотой при разделении на фосфате цирко­

ния.

На ионите Дауэкс-50 WX8 в смеси 0,6 M глицерата аммония и 0,2 M HCl (pH 5) хорошо отделяются Ca и Mg от Sr и Ba [1466].

При разделении щелочноземельных металлов на анионитах чаще всего их связывают в комплекс комплексоном IH [195, 457].

Элюентом служат растворы этого комплексообразователя при

разных значениях pH. В качестве комплексообразующих агентов используют также цитраты, лактаты, оксалаты [195, 629J. Описа­

но разделение кальция и стронция на анионите Амберлит в NO~

форме при сорбции из азотнокислых растворов. Кальций элюируют

0,25 M HNO3 в метаноле, стронций—95% -ным метанолом или водой. На Амберлите А-29 щелочноземельные металлы сорбируют­

ся в виде нитратных комплексов состава [M(NO3)nI2 (для кальция

п=5или6;для стронция — 6 или 7 и для бария —7). В качестве элюентов используются смеси нитрата калия и метанола или ме­

танола и изопропилового спирта в различных соотношениях.

Кальций от стронция можно отделить на анионите Амберлит

IR-120 с последующим элюированием комплексонатом аммония

[744J.

Разделение кальция и бария достигается на ионитах AG-

50WX8 ц AG-50WX12 из смеси соляной кислоты с органическими

растворителями (метанол, этанол, ацетон, диоксан). Кальций элюируют 3 M HCl, содержащей 20% этанола, барий — 3 M

HNO3 [1522].

Отделение алюминия и железа. Отделение алюминия и железа

от кальция возможно проводить тремя путями: сорбцией их на

катионите с последующим селективным элюированием; сорбцией

на катионите в присутствии комплексообразующих агентов для

алюминия и железа, переводящих их в анионную форму; сорбцией

Al(III) и Fe(III) на анионите в виде устойчивых анионных ком­ плексов, кальций при этом всегда остается в фильтрате.

При разделении первым способом исследуемый раствор про­ пускают через сильнокислотный катионит в Н+-форме (КУ-2, Да- y3KC-50WX8, Амберлит IR-112 и др.) [943]. Кальций элюируют

0,6—1,0 N HCl [1577], 1,5 N HNO3 [943], смесью 1 M растворов муравьиной кислоты и формиата аммония. Для более четкого от­ деления Fe и Al элюируют разбавленным раствором соляной кис­ лоты с добавками роданида аммония.

Для отделения Ca от Fe и Al последние связывают в комп­ лекс лимонной или винной кислотой [574]. При пропускании та­ ких растворов через катионит сорбируется только кальций. Хо­

рошие результаты были получены также с комплексоном III

в качестве комплексообразующего агента [111, 476].

При использовании в качестве комплексообразующих агентов тайрона [112] или сульфосалициловой кислоты [471] трехвалент­

ные катионы (в том числе, Fe и Al) при pH 8 почти не сорбируются

177