Cтраница 4
Если для монофункциональных сильнокислотных или сильноосновных ионитов это не имеет принципиального значения, то для полифункциональных ионитов важен выбор реагента. Перевод слабокислотных и слабоосновных групп в солевую форму растворами щелочи и кислоты при дальнейшем применении в водных растворах может привести к гидролизу солевых форм и выделению в раствор той же щелочи или кислоты. Поэтому перед испытанием в водных растворах солевых форм ионитов необходимо в качестве реагентов использовать не кислоты и щелочи, а растворы соответствующей нейтральной соли. [46]
В колонку помещают приблизительно 5 см3 набухшего анионообменника и промывают 100 см3 3 - 5 % - ной НС1 и этанолом до получения отрицательной реакции на ионы хлора. Аликвотную часть элюата подкисляют азотной кислотой и титруют 0 1 М раствором нитрата серебра. Этим способом определяют количество слабоосновных групп. Аликвотную часть фильтрата, собранного в мерную колбу, титруют 0 05 М H2SO4 в присутствии метилового оранжевого в качестве индикатора. Раствор подкисляют несколькими каплями концентрированной HNO3 и титруют 0 1 М раствором AgNOj. Суммарная величина, полученная в двух титрованиях, соответствует содержанию сильноосновных обменных групп. Сухой остаток обменника определяют из отдельной навески или после превращения анионообменника в Cl-форму, промывания этанолом и высушивания до постоянной массы. [47]
![]() |
Анионообменное разделение алюминия и бериллия в растворе плавиковой кислоты. [48] |
Самуэльсон с сотрудниками [65 ] использовали анионит в нитратной форме для удаления ванадия [ IV ], железа [ III ], алюминия, меди ( II), никеля и кобальта перед определением щелочноземельных металлов. Определение осуществляют в слабокислой среде на ани-оните, переведенном в цитратную форму обработкой избытком лимонной кислоты с последующей промывкой умеренным количеством воды. Важно, чтобы анионит не содержал слабоосновных групп. При высоком значении рН в колонке могут поглощаться щелочноземельные металлы. [49]
Молекула третичного амина может реагировать только с одной хлорметильной группой, поэтому дополнительных поперечных связей при синтезе сильноосновных анионообменных смол реакцией между хлорметилированной смолой и третичным амином не возникает. Кроме того, предполагают, что сильноосновные смолы монофункциональны, за исключением незначительных отклонений, которые будут обсуждаться в следующем разделе. Во многих сильноосновных смолах найдено относительно небольшое количество слабоосновных групп. [50]
В некоторых аналитических работах необязательно добиваться, чтобы промывные воды были совершенно свободны от электролитов; однако существует ряд анализов, где это необходимо. Следует отметить, что выделение анионитом ионов хлора, более сильное, разумеется, для слабоосновных, анионитов ( вследствие гидролиза Донпана), чем для сильноосновных, может быть подавлено или даже устранено, если применять воду, свободную от углекислого газа. Товарные аниоииты сильноосновного типа нередко содержат достаточно большое количество слабоосновных групп, что приводит к описанным осложнениям. [51]
Как видно из рисунка, анионит АВ-16 имеет больший объем в солевой форме, что характерно для слабоосновных смол и говорит о наличии в нем большего количества слабоосновных групп. Ход изменения кривых во времени позволяет судить о последовательности замещения противоионов у активных групп различной основности. Наличие минимума при реакции RC1 NaOH ( кривые 2 на рис. 2, а, б) говорит о тенденции к замещению противоионов в первую очередь и с большей скоростью у слабоосновных групп, приводящем вначале к уменьшению объема смолы. Последующий обмен ионов у сильноосновных групп увеличивает объем частицы. Состав смолы в экстремальной точке отвечает, очевидно, хлоргидроксиль-ной форме. [52]
Наряду с анионитами в ОН-форме для определений могут быть использованы аниониты в других формах. При атом необходимо, конечно, чтобы анионы в вытекающем растворе определялись легче, чем анионы, содержащиеся в исходной пробе. Точные результаты могут быть получены при использовании монофункциональных анио-нитов сильиоосновного типа. Применение анионитов, содержащих значительные количества слабоосновных групп, может, согласно исследованиям автора, приводить к существенным ошибкам. Ванатта и Кушинг [105 ] для определения некоторых солей щелочных и щелочноземельных металлов с успехом применили анионит в 103-форме; они рекомендовали этот метод для определения общей основности сыворотки. [53]
Для любого типа кислотной и основной ионогенной группы характерна определенная энергия связи между фиксированным ионом и различными противоионами. Поэтому для каждого ионита можно установить определенную последовательность ионов ( противоионов) по возрастанию энергии связи, в которой последующий ион, в условиях равной концентрации, может вытеснять предыдущий. Для большинства ионитов установлены подобные ряды, характеризующие относительную сорбируемость той или другой пары ионов. Ионитовые смолы, обладающие слабокислотными или слабоосновными группами, отличаются большей избирательностью в ионообменных процессах. [54]
Впоследствии Габриэльсон и Самуэльсон [64] установили, что сильноосновные аниониты менее чувствительны к изменению условий разделения. При условиях, применявшихся в этой работе, ионообменное разделение занимало 40 - 50 мин. При работе со щелочными растворами использование ионитов, содержащих слабоосновные группы, может приводить к потерям. Проведение ионного обмена в слабокислой среде облегчает полное удаление щелочных металлов на стадии промывки. [55]
При этом имеет место определенная зависимость емкости даже для некоторых сульфокис-лотных смол. Для амфотерных сорбентов влияние рН неопределенно и зависит от степени амфотерности обменника, от преобладания кислотного или основного характера. Кроме этого, для ионитов со слабокислотными или слабоосновными активными группами изменение рН обусловлено гидролизом. Как показали Хейман и О Доннель, иониты со слабокислотными или слабоосновными группами в форме щелочных металлов при пропускании воды через обменник подвергаются медленному гидролизу: соли щелочных металлов, связанные с остатками сульфокислоты, не гидролизуются. [56]
Если концентрация соли в анализируемом растворе очень мала, то концентрация анионов в вытекающем растворе будет так же мала, и необходимо иметь надежный метод ее определения. Дюкре и Ратуй [23] установили, что сульфат-ионы при концентрации s10 - 8 M могут быть определены после их обмена на эквивалентное количество ионов тиоцианата. Во всех случаях применения анионообменных методов рекомендуется проводить предварительные опыты с известными количествами определяемых анионов. Таким путем решается вопрос о пригодности выбранного ионита для данного анализа. Малые количества слабокислотных или слабоосновных групп в ионите, безвредные при других методах анализа, могут явиться серьезным препятствием к выполнению микрохимических определений. [57]
Органические ионообменные полистирольные смолы имеют обычно высокополимерную структуру с 8 - 12 % поперечных связей. В состав их входят катионные или анионные группы. Наибольшее значение в радиохимии имеют сильнокислотные катиониты, содержащие сульфо-группу - SO -, и сильноосновные аниониты, содержащие четвертичную аммониевую группу - NR -, где R - относительно инертный органический радикал; при этом необходимо, чтобы фаза была электрически нейтральна. Поэтому в ионообменнике должно содержаться ( обычно в сорбированной воде) количество ионов, достаточное для нейтрализации заряда структурной матрицы. Будучи химически не связаны с твердой фазой, они легко могут извлекаться из нее и замещаться ионами из раствора, так чтобы обе фазы оставались электрически нейтральными. У некоторых ионообменников активными являются ионы слабокислотных или ионы слабоосновных групп. Емкость смол резко падает соответственно в сильнокислых или сильнощелочных растворах. [58]