3.1.4. Определение общей концентрации электролита.

Растворы:

1. СuSO₄ , 0.1н раствор

2. HCl, 2 н раствор

3. NaOH , 0.1 н раствор

4. катионит в Н⁺–форме.

Выполнение работы

Определение основано на том, что при пропускании анализируемого раствора через катионит в Н⁺–форме выделяется кислота в количествах эквивалентном содержанию соли в растворе:

2RH+CuSO₄= R₂Cu+H₂SO₄

Выделившуюся кислоту определяют титрованием. Предварительно подготовленный катионит в Н⁺–форме (5г) помещают в хроматографическую колонку, отмывают дистиллированной водой до нейтральной реакции.

Анализируемый раствор соли меди (10 мл) пропускают через катионит со скоростью 1-2 капли в секунду, столько же дистиллированной воды. Промывную воду собирают в одну колбу с фильтратом и оттитровывают 0,1 н раствором NaOH по метилоранжу. Опыт повторяют несколько раз. Взяв средний объем NaOH, затраченный на титрование, рассчитывают содержание меди в исследуемом растворе

MCuSO₄= , г

После окончания определения катионит регенерируют 2 н раствором соляной кислоты.

3.1.5. Определение меди и цинка при совместном присутствии

Реактивы:

1. НCl, 3 н раствор

2. (NH₄)₂C₂O₄ , 0.25 н раствор

3. Н₂О₂, 6%-ный раствор

4. мурексид, эриохром черный Т

5. раствор, содержащий ионы меди и цинка (0,1 н относительно каждого иона)

6. NH₄OH , (25%-ный раствор)

7. ЭДТА, 0,1 н раствор

Ионы меди и цинка образуют комплексные соединения с оксалат–ионом, константы нестойкости которых различны К[Cu(C₂O₄)₂]^2-=9.1*10^-9 , К[Zn(C₂O₄)₂]^2-=2.5*10^-8.

Если колонку, на катионит который предварительно нанесен раствор, содержащий катионы меди и цинка, промыть раствором (NH₄)₂C₂O₄, более стойкий анион комплекса меди перейдет в раствор, а ионы цинка останутся связанными с катионитом. Поэтому при промывании слоя катионита раствором (NH₄)₂C₂O₄ в фильтрате можно обнаружить только медь. После промывания колонки раствором НCl, вследствие десорбции, ионы цинка будут обнаружены во втором, кислом фильтрате.

Выполнение работы.

Хроматографическую колонку заполняют заранее подготовленным катионитом KJ–2 в Н⁺-форме. Затем 4-5мл раствора, содержащего ионы меди и цинка, вливают в колонку. Колонку промывают водой до нейтральной реакции по метилоранжу и затем вводят 40-60мл 0,25н раствора (NH₄)₂C₂O₄.

Вследствие перехода иона меди в комплекс, весь содержащийся в катионите ион меди вымывается в фильтрат. Последний обрабатывают 6% -ным раствором перекиси водорода (6-7 капель) при нагревании в течение 10 минут. После охлаждения добавляют раствор аммиака до образования медно-аммиачного комплекса (синее окрашивание).

Фильтрат после обработки перекисью водорода и аммиаком титруют трилоном Б в присутствии мурексида. В точки эквивалентности окраска резко переходит из желтой (коричневой) в фиолетовую.

По количеству затраченного на титрование раствора ЭДТА рассчитывают содержание ионов меди.

Оставшийся на катионите цинк удаляют промыванием 3н раствором НС1. расход кислоты составляет примерно 50-60мл. к фильтрату добавляют избыток раствора NH₄ОН (35-40мл) и 5,5–6,5г NH₄Cl. Полученную смесь разбавляют дистиллированной водой до 100мл и титруют раствором ЭДТА в присутствии эриохрома черного до перехода винно-красной окраски в синюю. По шедшего на титрование рассчитывают содержание ионов цинка в исходном растворе.

3.2. Распределительная хроматография на бумаге

В методе бумажной хроматографии разделение веществ происходит вследствие распределения их между водной фазой, содержащейся в целлюлозе, и любой другой подвижной фазой. Последняя не должна смешиваться с водой или может смешиваться с ней очень ограниченно. Для оценки хроматографического поведения веществ в определенных условиях используют величину R_f, которая равна отношению расстояния l , пройденного веществом, к расстоянию, пройденному растворителем L: R_f= l/L. Для расчета R_f выбирают точку в центре пятна. Разделение веществ практически возможно, если R_f(1) - R_f(2)≤ 0.1. Величина R_f зависит от прирды вещества, состава подвижной фазы, типа бумаги и не должна зависеть от концентрации определяемого иона.

Разделение и обнаружение катионов методом одномерной восходящей хроматографии.

Цель работы: на основании величин R_f и характерной окраски зон определить катионы, присутствующие в одной из следующих комбинаций:

1. Ni²⁺, Co²⁺, Cu²⁺, Cd²⁺.

2. Ni²⁺, Mn²⁺, Pb²⁺, Zn²⁺.

3. Cr³⁺, Ni²⁺, Co²⁺,Zn²⁺.

4. Al³⁺, Mn²⁺, Pb²⁺, Bi³⁺.

5. Mn²⁺, Co²⁺, Cu²⁺, Cd²⁺.

6. Ni²⁺, Co²⁺, Pb²⁺, Zn²⁺.

7. Al³⁺, Mn²⁺, Co²⁺, Bi³⁺.

8. Cr³⁺, Al³⁺, Cu²⁺, Bi³⁺.

Для системы растворителей HCl – ацетон (8 об. % конц. HCl, 5 об. % воды, 87 об. % ацетона) величины R_f приведены в таблице:

Величины R_f для катионов

Катион	Rf	Катион	Rf
Cr3+	0.02	Cu2+	0.77
Ni2+	0.13	Zn2+	0.94
Al3+	0.15	Cd2+	1.0
Mn2+	0.25	Bi3+	1.0
Co2+	0.54	Fe3+	1.0
Pb2+	0.70

Аппаратура. Разделение проводят в закрытых камерах, так как необходимо избегать испарения растворителя с полоски хроматографической бумаги. Можно использовать цилиндр с притертой крышкой, к которой с помощью крючка крепится полоска хроматографической бумаги шириной 2 см и длиной 20 см. Система растворителей HCl – ацетон должна быть внесена в цилиндр заранее для насыщения атмосферы камеры парами растворителя.

При приготовлении разделяемого раствора в пробирку вносят только по одной капле растворов хлоридов соответствующих катионов. Катионы свинца применяют в виде азотнокислых солей. Используемый раствор может быть с осадком.

Нанесение образца на полоску хроматографической бумаги. На расстоянии 2 см от края бумажной полоски карандашом проведите стартовую линию. В середину линии нанесите из капилляра каплю исследуемого раствора с осадком. Капилляр прижмите к бумаге, чтобы капля не расплывалась (чем меньше ее размер, тем более четкой будет хроматограмма). Диаметр пятна обычно составляет 2-3 мм. Пятно обведите карандашом и просушите над песчаной баней. Операцию нанесения образца повторите 2-3 раза.

Получение хроматограммы. Полоску хроматографической бумаги с нанесенной каплей исследуемого раствора опустите в цилиндр так, чтобы ее конец был погружен в растворитель не более чем на 0,5см. Пятно не должно погружаться в растворитель, бумажная полоска касаться стенок цилиндра. Время хроматографирования составляет обычно 1,5-2ч. Процесс прекращают после того, как растворитель пройдет от линии старта не менее 10см. После этого бумажную полоску выньте, отметьте положение фронта растворителя и тщательно просушите полоску над песчаной баней. Измерьте расстояние между стартовой линией и фронтом растворителя L. Затем по табличным данным Rf и экспериментально найденной величиной L вычислите l–высоту подъема зоны каждого катиона из заданной комбинации.

Обнаружение катионов. Большинство катионов образуют невидимые зоны, поэтому для их обнаружения хроматограмму обрабатывают растворами органических и неорганических реагентов-проявителей (таб.5).

Капилляром с реагентом для обнаружения катионов прикасаются только к участку хроматограммы на высоте размещения зоны данного компонента. Появление характерной окраски свидетельствует о присутствии катиона в исследуемом растворе.

Таблица 5.

Катион	Реагенты	Цвет зоны
Ni2+	Диметилглиоксим, пары аммиака	Красный
Mn2+	Бензидин, 2М раствор NaOH	Синий
Co2+	Роданид калия, насыщенный раствор	Синий
Cu2+	Гексацианоферрат (II) калия	Буро–красный
Pb2+	Иодид калия	Желтый
Zn2+	Дитизон в CCl4	Красный
Cd2+	сульфид натрия	Желтый
Cr3+	2М NaOH, 3% Н2О2, бензидин	Синий
Bi3+	Смесь 8-оксихинолина и KJ	Оранжевый
Fe3+	Гексацианоферрат (II) калия	Синий
Al3+	Ализарин, пары аммиака	Розовый

Обнаружение марганца. Соответствующий участок хроматограммы обработайте парами аммиака (образующийся Mn(OH)₂ быстро окисляется кислородом воздуха до Mn(OH)₂), затем добавьте 1 каплю бензидина. Mn(OH)₂ окисляет его, пятно синеет.

Обнаружение кобальта. При выполнении этой реакции необходимо вводить большой избыток тиоцианата. Для проявления зоны катиона кобальта на определенный участок полоски нанесите 1 каплю насыщенного раствора тиоцианата аммония или несколько кристалликов этой соли и 1 каплю ацетона. Образуется пятно синего цвета.

Обнаружение хрома. С этой целью хром (III) окисляют в хром (VI). В пробирке приготовьте окисленную смесь: к 1капле 2М NaOH прибавьте 1 каплю 3% перекиси водорода. Одну каплю смеси нанесите на участок хроматограммы, соответствующий размещению зоны хрома, затем 1 каплю бензидина. Пятно синеет.