химический каталог




Физическая химия

Автор Б.П.Никольский, Н.А.Смирнова, М.Ю.Панов, Н.В.Лутугина и др.

аточной длины. При пропускании через слой ионита рас-твора-вытеснителя, который содержит ион D, обладающий значительно большим сродством к иониту, чем разделяемые ионы В и С, происходит разделение. Ионы D образуют острый фронт и вытесняют все другие ионы из верхних слоев колонки, которые располагаются в виде зон с самозаостряющимися фронтами, образующимися по тем же причинам, которые были рассмотрены выше для случая обмена пары ионов. В вытекающем растворе

ионы появляются в следующей последовательности: А, В, С, D, В реальных условиях из-за влияния кинетического фактора при малом различии селективности ионита к отдельным ионам наблюдается некоторое перекрывание зон. Получаемые в результате этого смешанные фракции могут быть повторно разделены. Примером вытеснительной хроматографии ионов может служить разделение смеси NaCl и KQ на Н-форме сульфокатионита с использованием в качестве вытесняющего раствора СаСЬ- Полученные в этом случае выходные кривые (рис. XI. 5, б) иллюстрируют появление отдельных зон по мере пропускания раствора СаС12 через колонку, первоначально содержавшую в верхней части смешанную зону: ионы Na+ и К+. Вытеснительную хроматографию успешно применяют для препаративных целей.

При элюентной хроматографии разделяемые ионы (В и С) также вводят однократно в колонку, где они обмениваются с противоионами А ионита в верхней части колонки. Затем колонку промывают раствором, содержащим тот же ион А, которым насыщен ионит. Хотя ион А выбирают так, чтобы сродство его к иониту было меньше, чем у разделяемых ионов В и С, но при последовательном обновлении раствора ион А вытесняет разделяемые ионы и замещает их в ионите. Ионы В и С в процессе движения через колонку разделяются в соответствии с их сродством к иониту (В < С), но зоны не имеют острых фронтов. Каждая из них, помимо иона В или С, содержит ионы А.

компFeOri) Zrv(H)

Рис. XI. 6. Выходные кривые при лексообразующем вымывании.

1

на

В соответствии с теорией, учитывающей кинетику процесса, по мере движения через колонку зоны размываются. Когда зоны отдельных компонентов отделены друг от друга, этот метод удобен для аналитических целей. В качестве примера рассмотрим разделение ионов Na+ и К+ на катио-нообменной колонке (сульфо-катионит в Н+-форме) с HCl в качестве элюирующего раствора. Выходная кривая для этого случая представлена на рис. XI. 5, в. Каждый компонент появляется в виде отдельной полосы, поскольку различие в селективности ионита к разделяемым ионам в этом случае выражено достаточно четко. Элюент-ная хроматография имеет наибольшее значение при разделении ионов, находящихся в растворе в небольших количествах.

Рассмотренные три способа не могут дать удовлетворительного результата, если ионы очень мало различаются по свойствам и поглощаются ионитом почти одинаково. В этом случае эффективного разделения можно достичь, применяя метод ионообменной хроматографии с комплексообразователем, дающим с разделяемыми ионами комплексные соединения различной прочности. Рассмотрим суть этого метода на примере разделения ионов редкоземельных элементов с применением лимонной кислоты в качестве комплексообразователя. Разделяемым катионам дают поглотиться в верхней части катионитовой колонки (сульфокатионит в NH4- или Н-формах). Затем через колонку пропускают растворы нитратного буферного раствора (лимонная кислота -f- гидроксид аммония), имеющие разные рН. При этом поглощаемые катионы образуют цитратные комплексные отрицательно заряженные анионы, прочность которых (и, следовательно, вымывание из катионитовой колонки) определяется рН и концентрацией цитратного буферного раствора. Так создаются условия для дифференциального вымывания поглощенных катионов. Чем прочнее образующийся комплексный анион, тем легче вымывается катион из колонки.

Та же цель достигается при разделении металлов в виде хло-ридных комплексов по методу Крауса на анионитах (рис. XI. 6). Рассмотрим разделение малых количеств ионов тяжелых металлов (Ni, Mn, Fe, Си, Со, Zn) на анионитовой колонке. В солянокислом растворе ионы этих металлов образуют хлоридные комплексы типа [МС13]^, [МС14]2_ прочность которых возрастает в ряду: Ni(II), Mn(Il), Co(II), Cu(II), Fe(III), Zn(II). Для малых концентраций иона металла величиной, определяющей равнавесное распределение комплексного аниона между ионитом и раствором, содержащим в большой концентрации ионы хлора (НС1), является коэффициент распределения *: Ка = Tt/Ci, где Г,-— число ммоль иона, приходящееся на 1 г ионита; d — число ммоль иона в 1 см3 раствора.

Коэффициенты распределения ионов тяжелых металлов на анионите изменяются с концентрацией комплексообразователя (НС1) и могут различаться для разных металлов в пределах нескольких десятков процентов. Это создает возможность эффективно разделять ионы тяжелых металлов. Разделяемую смесь в концентрированном растворе НС1 вводят в верхнюю часть анио-нитовой колонки (анионит в С1-форме) и вымывают ионы из анионита растворами НС1, концентрация которых подбирается в соответствии с заранее полученными кривыми зависимости коэффициентов распределения от молярности НС1.

XI. 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РАБОТЫ

Работа 1. Определение физико-химических характеристик ионитов

При использовании ионитов для любого конкретного процесса ионного обмена обычно необходимо знать такие их свойства, как размер зерна, влажность, набухаемость и др.

Размер зерен ионита. Размер зерен — очень важный параметр для подбора наилучших условий работы ионита, так как он определяет скорость ионного обмена, гидравлическое сопротивление и степень взрыхления ионита при промывке методом противотока, равномерность заполнения хроматографической колонки неподвижной и подвижной фазами.

Фракционирование воздушно сухого ионита проводят на стандартном наборе сит (с поддоном), вставленных друг в друга в последовательности, отвечающей уменьшению диаметра отверстий. Ионит (100 г) помещают на верхнее сито, закрывают крышкой и просеивают с помощью аппарата для встряхивания или вручную. Через 10 мин сита открывают и взвешивают фракции на технических весах.

* Свойства коэффициента распределения могут быть установлены из уравнения (XI. 6). Если ионы А находятся в микрокоицентрации, а ионы В присутствуют в обеих фазах в большом избытке, то отношение а1гв /р^2в пракВ ' в

тически не изменяется; следовательно, постоянно и отношение Д^А/Г^А

А / А *

т. е. в этих условиях равновесие определяется постоянством Ка.

Ионообменные реакции проводят почти всегда в растворах, поэтому существенное значение имеет диаметр набухшего зерна. Его определяют методом мокрого ситового анализа, из результатов которого находят два основных показателя — эффективный размер зерна и коэффициент однородности. Эффективный размер зерна соответствует диаметру отверстий сита, задерживающего 50 % от объема образца. Коэффициент однородности — это отношение диаметров отверстий сит, задерживающих 80 и 10 % от объема образца.

Определенное количество набухшего ионита (100 см3) помещают на сито, имеющее наибольший диаметр о

страница 204
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261

Скачать книгу "Физическая химия" (6.95Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
выправить вмятины на авто без покраски цена
шкафчики для хранения вещей в магазине
ручка дле мебели
belimo bf230-t материал корпуса

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(18.10.2017)