Работа 5. Отделение железа от меди и ее качественное определение

Сущность хроматографического метода разделения ионов железа Fe³⁺ и ионов меди Сu²⁺ заключается в переводе этих ионов в комплексные соединения противоположных знаков. Если к раствору, содержащему ноны железа (III) и меди (II), добавить лимонной кислоты и затем раствор аммиака, то Fe³⁺ в растворе будет в виде анионного цитратного комплекса, а Сu²⁺ - в виде катионного аммиачного комплекса. Поэтому при пропускании исследуемого раствора через колонку с катионитом, ионы [Cu(NH₃)₄]²⁺ будут задерживаться на колонке, а железо - оставаться в растворе.

Необходимые реактивы:

1. Растворы солей железа (III) и меди (II), содержащие в 1 мл раствора по 10 мг элемента.

2. Лимонная кислота, 20 %-ный раствор.

3. Аммиак, 10%-ный раствор.

4. Соляная кислота, 1 М раствор.

5. Тиосульфат натрия, 0,1 н. раствор.

6. Йодистый калий, 10 %-ный раствор.

7. Крахмал, 1 %-ный раствор.

8. Серная кислота (1:4).

9. Катионит КУ-1 в Н-форме.

Методика определения

К раствору, содержащему железо и медь, добавляют 5 мл 20 %-ного раствора лимонной кислоты и 10 мл 10%-ного раствора аммиака. Полученный раствор пропускают через колонку, наполненную катионитом КУ-1 в Н-форме со скоростью 5 мл/мин. Элюат, содержащий ионы железа, собирают в мерную колбу вместимостью 100 мл (качественно проверяют отсутствие ионов меди). Колонку промывают 10 %-ным раствором аммиака NH₃ (около 30 мл), раствор собирают в ту же колбу. Концентрация ионов железа Fe³⁺ в растворе может быть определена колориметрически. Ионы меди и катионита элюируют 1 М раствором соляной кислоты НС1 отдельными порциями по 10 мл. Количество меди (в мг) определяется в каждой порции иодометрически. По данным титрования строят кривую для меди в координатах: на оси абсцисс - номера собранных фракций, а на оси ординат количество миллилитров раствора. По подсчетам площадей под выходной кривой находят общее количество меди в растворе.

Примечание. Йодометрическое титрование меди проводят следующим образом: к 10 мл исследуемого раствора добавляют 10 мл 10%-ного раствора KI и 2-3 мл 2 н. раствора H₂SO₄ и, накрыв часовым стеклом, дают постоять около 5 мин. в темноте. После этого раствор титруют тиосульфатом натрия (0,1 н.) до бледно-желтой окраски, затем прибавляют 1-2 мл крахмала и титруют до исчезновения синей окраски.

Работа 6. Определение никеля по величине зоны хроматограммы

В основу определения никеля по величине зоны хроматограммы положена пропорциональная зависимость между размерами зон осадочных хроматограмм и концентрациями компонентов исследуемого раствора.

Сущность метода состоит в том, что для каждого определяемого вещества предварительно строят градуировочный график зависимости величины зоны хроматограмм от концентрации растворов, а затем при тех же условиях получают осадочную хроматограмму апализируемого раствора и по градуировочному графику находят его концентрацию.

Необходимые реактивы, приборы

1. Оксид алюминия, безводный.

2. Диметилглиоксим, сухой.

3. Ni(NO₃)₂, 0,01-0,5 н. растворы.

4. Хроматографические колонки, 4 штуки.

Методика определения

Для построения градуировочного графика в колонки (3-4 шт.) с одинаковым внутренним диаметром (9-12 см), калиброванными на объем вносят смесь осадителя и носителя. Смесь готовят тщательным перемешиванием безводного оксида алюминия с диметилглиоксимом в сухом виде в соотношении 100:1.

Колонки заполняют смесью на 2/3 их высоты, уплотняют ее постукиванием о твердую поверхность и дополнительно стеклянным пестиком до получения плотного однородного слоя.

Готовят серию стандартных растворов соли никеля Ni(NO₃)₂ с концентрацией от 0,01 до 0,5 моль-экв/л путем последовательного разбавления дистиллированной водой 0,5 н. раствора Ni(NO₃)₂, поддерживая постоянным значения рН раствора. В колонки вносят по 0,2 мл приготовленных растворов, через 3-5 мин после полного впитывания растворов проводят измерение высоты зоны диметилглиоксимата никеля h (мм) или ее объема V (мл).

Для каждой концентрации проводят три-четыре параллельных опыта. Полученные данные заносят в табл. 1.

Таблица 1

Концентрация иона, моль/л	Средний размер зоны, мм (см3)

На миллиметровой бумаге строят градуировочный график: С = f(V) или C = f(h), где С - концентрация иона, моль/л; V - объем зоны, см³; h - высота зоны, мм.

Для определения ионов никеля в растворе неизвестной концентрации готовят 2 колонки, как указано выше. Вносят в колонки по 0,2 мл исследуемого раствора соли никеля. По истечении 3-5 мин проводят измерение зон хроматографии. Найдя среднюю величину зоны – Ni , по градуировочному графику определяют концентрацию никеля в растворе.