Экспериментальные и расчетные данные
| Величина | Значение |
| Определяемый компонент | |
| Объем мерной колбы, см3 | Vм.к = |
| Объем аликвоты, см3 | V = |
| Объем щёлочи по графику, см3 | Vэ (NaOH) = |
| Молярная концентрация щёлочи, моль/дм3 | с (NaOH) = |
| Титр NaOH/Сu2+, г/см3 | Т (NaOH/Сu2+) = |
| Масса меди в объёме мерной колбы, г | m (Cu2+) = |
| Погрешность, % | П = |
Р а б о т а 18
РАЗДЕЛЕНИЕ ЦИНКА (II) И НИКЕЛЯ (II)
С ПОМОЩЬЮ АНИОНИТА
1. Цель работы: получить общие сведения о хроматографическом методе анализа, практически ознакомиться с методом ионообменной хроматографии; провести разделение цинка (II) и никеля (II) с помощью анионита.
Сущность метода
Для разделения катионов цинка и никеля используют способность ионов цинка образовывать комплексные ионы [ZnCl3]–. Ионы никеля не образуют таких комплексов. При пропускании через колонку с анионитом в Cl-форме раствора, содержащего катионы никеля и комплексные анионы [ZnCl3]–, происходит поглощение последних, а ионы никеля остаются в фильтрате. Поглощение хлоридного комплекса цинка анионитом можно представить следующим уравнением:
R-Cl + [ZnCl3]– Û R – [ZnCl3] + Cl–
Ионы цинка извлекают из анионита промыванием дистиллированной водой, при этом хлоридный комплекс цинка разрушается и катионы цинка проходят в фильтрат:
[ZnCl3]– + 4H2O Û [Zn(H2O)4]2+ + 3Cl–
Содержание ионов никеля и цинка определяют комплексонометрическим методом.
Приборы и реактивы
1) Хроматографическая колонка, шпатель, стеклянное волокно или вата; 2) посуда стеклянная: бюретка вместимостью 25 см3 или микробюретка вместимостью 10 см3, мерные колбы вместимостью 100 и 250 см3, пипетки Мора вместимостью 10 и 20 см3, мерные цилиндры вместимостью 100 и 25 см3, коническая колба вместимостью 250 см3, коническая пробирка; 3) растворы: щелочь NaOH с молярной концентрацией c(NaOH) = 2 моль/дм3; кислоты НСl с молярной концентрацией c(HCl) = 6 моль/дм3; водный раствор аммиака с массовой долей растворенного вещества w(NH4OH) = 10 % и w(NH4OH) = 25 %; желтой кровяной соли K4[Fe(CN)6] с массовой долей растворенного вещества w(K4[Fe(CN)6]) = 10 %; сульфата никеля NiSO4 с молярной концентрацией с(NiSO4) = 0,25 моль/дм3 (раствор А); сульфата цинка ZnSO4 × 7H2O с молярной концентрацией c(ZnSO4 × 7H2O) = = 0,25 моль/дм3 (раствор Б); трилона Б с молярной концентрацией эквивалентов с [(1/2) Na2H2Y] = 0,05 моль/дм3, аммонийно-буферная смесь, диметилглиоксим (реактив Чугаева) с массовой долей растворенного вещества 1,2 %, анализируемый раствор, анионит АВ-17 в Cl-форме, эриохром черный (Т), мурексид.
Алгоритм определения
Методика разделения
Хроматографическую колонку промывают 30 см3 дистиллированной воды – порциями по 10 см3, а затем 50 см3 раствора соляной кислоты с молярной концентрацией с(НСl) = 2 моль/дм3.
С помощью пипетки Мора отбирают 10 см3 анализируемого раствора в стакан вместимостью 50 см3 и добавляют туда 10 см3 раствора НСl с молярной концентрацией с(НСl) = 6 моль/дм3. Полученный раствор, содержащий ионы Ni2+ и хлоридные комплексы цинка, пропускают через колонку со скоростью 1 капля в 2 с. Стакан 2-3 раза ополаскивают небольшим количеством 2Н раствора НСl, и этот промывной раствор также пропускают через колонку.
Вытекающий из колонки раствор, содержащий катионы никеля, собирают в мерную колбу вместимостью 250 см3. Для вымывания из анионита ионов никеля пропускают отдельными порциями (по 10-15 см3) 100 см3 2Н раствора НСl. Полноту вымывания катионов никеля проверяют по реакции с диметилглиоксимом. Для этого в пробирку отбирают каплю вытекающего из колонки раствора, добавляют 2-3 капли раствора аммиака и каплю раствора диметилглиоксима. В присутствии никеля выпадает красный осадок диметилглиоксимата никеля.
Определение никеля
Содержание ионов никеля определяют комплексонометри-ческим методом. Для этого раствор в мерной колбе доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Отбирают в коническую колбу пипеткой 25 см3 полученного раствора, добавляют по каплям концентрированный раствор аммиака до появления запаха (для нейтрализации HCl), прибавляют на кончике шпателя индикатор – мурексид. Раствор перемешивают и титруют трилоном Б с концентрацией 0,05 Н до перехода желтой окраски раствора в фиолетовую. Записывают объем трилона Б, пошедший на титрование, в табл. 27.
Определение цинка
Для извлечения ионов цинка анионит промывают 250 см3 дистиллированной воды. Вытекающий из колонки раствор собирают в мерную колбу вместимостью 250 см3. Полноту извлечения ионов цинка из анионита проверяют реакцией с К4[Fe(CN)6]. В присутствии ионов цинка выпадает белый осадок Zn2[Fe(CN)6]. Содержание ионов цинка в полученном растворе определяют комплексонометрическим методом.
Для этого раствор в мерной колбе доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Отбирают в коническую колбу пипеткой Мора 25 см3 полученного раствора, добавляют 25 см3 аммонийно-буферной смеси, на кончике шпателя индикатор – эриохром черный (Т) и титруют смесь раствором трилона Б с концентрацией 0,05 Н до изменения фиолетово-красной окраски раствора на синюю. За результат анализа принимают среднее арифметическое трех параллельных определений. Результаты анализа заносят в табл. 27.
6. Обработка результатов
Содержание никеля 
и цинка 
вычисляют по формулам, г:
,
,
где с[(1/2) Na2H2Y] – молярная концентрация эквивалентов трилона Б, моль/дм3; V(Na2H2Y) – объем раствора трилона Б, израсходованный на одно титрование, см3; М[(1/2) Ni] – молярная масса эквивалента никеля, г/моль; M[(1/2) Zn] – молярная масса эквивалента цинка, г/моль; Vм.к – объем мерной колбы, см3; Vп – объем пипетки, см3. Результаты расчетов заносят в табл. 26 и 27.
Таблица 26
Определение никеля
| Величина | Значение | |
| Молярная концентрация эквивалентов трилона Б, моль/дм3 | c[(1/2) Na2H2Y] = | |
| Объем мерной колбы, см3 | Vм.к = | |
| Объем пипетки, см3. | Vп = | |
| Объем раствора трилона Б, израсходованный на титрование, см3 | V(Na2H2Y) = | |
| Молярная масса эквивалента никеля, г/моль | М[(1/2) Ni] = | |
| Содержание никеля, г | m(Ni) = | |
| Погрешность, % | П = |
Таблица 27
Определение цинка
| Величина | Значение | |
| Молярная концентрация эквивалентов трилона Б, моль/дм3 | c[(1/2) Na2H2Y] | |
| Объем мерной колбы, см3 | Vм.к = | |
| Объем пипетки, см3. | Vп = | |
| Объем раствора трилона Б, израсходованный на титрование, см3 | V(Na2H2Y) = | |
| Молярная масса эквивалента цинка, г/моль | М[(1/2 )Zn] = | |
| Содержание цинка, г | m(Zn) = | |
| Погрешность, % | П = |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К РАЗДЕЛУ «ХРОМАТОГРАФИЯ»
1. Какой аналитический метод анализа называется хроматографией?
2. Как классифицируют хроматографические методы анализа по агрегатному состоянию?
3. Какие виды хроматографии различают по механизму взаимодействия?
4. Какие вещества называются ионитами? Для чего они используются?
5. Что называется регенерацией катионита и для чего она проводится?
6. Запишите уравнения реакций, лежащие в основе работы 18.
7. Приведите схему ионообменных процессов.
8. Как и для чего проверяют полноту промывания катионита от хлорид-ионов после регенерации его раствором соляной кислоты (работа 17)?
9. Как называется раствор, который вытекает из хроматографической колонки в ходе работы?
ВЫСОКОЧАСТОТНОЕ ТИТРОВАНИЕ