Вопросы к отчету по теме

«Ионообменная хроматография»

1. Принципы и области применения ионообменной хроматографии.

2. Какие типы ионообменников Вам известны?

3. Объясните механизм разделения ионов в ионообменной хроматографии.

4. Как проводят качественный и количественный анализ в ионообменной хроматографии?

5. Что такое статическая и динамическая обменная ёмкость ионообменника, чем они отличаются?

6. Методика проведения анализа на хроматографической колонке.

2 ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

2.1 Кондуктометрический метод анализа

2.1.1 Теоретические основы

Электропроводность раствора электролита G и его концентрация С связаны между собой функциональной зависимостью. При низких концентрациях

, (2.1)

где k – некоторая постоянная величина.

Для правильного построения методики кондуктометрического анализа необходимо знать электрические свойства растворов, термины, определения, физико-химические основы переноса зарядов в электролитах, причины нелинейности электропроводности [3].

Электропроводность растворов в системе СИ G измеряется в сименсах (См). Различают удельную χ и эквивалентную λ электропроводность раствора. Удельная электропроводность См/см или Ом^-1·см^-1 – электропроводность 1 см³ раствора, находящегося между электродами площадью 1 см² каждый, расстояние между которыми равно 1 см. Эквивалентная электропроводность – электропроводность слоя электролита, содержащего 1 эквивалент вещества, измеренная при расстоянии между электродами 1 см. Удельная и эквивалентная электропроводность связаны соотношением

,

где С – молярная концентрация эквивалента, моль/дм³ .

Эквивалентная электропроводность – аддитивная величина, которая выражается соотношением

где α – степень диссоциации;

z – заряд иона;

и - подвижности положительных и отрицательных ионов.

В свою очередь, ;, гдеF – число Фарадея, и– абсолютные скорости движения ионов (в см/с) в поле напряженностью 1 В/см. В таблице 2.1 приведены подвижности ионов в водных растворах при бесконечном разбавлении приt=25˚С.

Таблица 2.1 - Подвижности ионов в водных растворах

при бесконечном разбавлении при t=25˚С

Катионы		Анионы
H^+	349,9	OH^-	198,4
K^+	73,5	Cl^-	76,4
Na^+	50,1	Br^-	78,2
Li^+	38,7	J^-	76,8
½ Ca^2+	59,5	NO3^-	71,5
½ Mn^2+	53,8	CH3COO^-	40,9
½ Zn^2+	53,5	H2PO4^-	36,0
NH4^+	73,5	½ SO4^2-	80,0

Подвижности ионов определяют значение k в (2.1) и вид кривых титрования.

Измерение электропроводности растворов и величин, связанных с электропроводностью, лежит в основе кондуктометрического метода анализа. Метод реализуется двумя вариантами применения.

1. Прямая кондуктометрия, основанная на измерении электропроводности растворов по уравнению (2.1). Аналитическим сигналом является G, а k – коэффициент чувствительности.

В данном методе необходимо знать функциональную зависимость G от C. Ее устанавливают, измеряя электропроводность стандартных растворов с известными концентрациями, и выражают в виде калибровочной характеристики: в виде графика, таблицы или информации, введенной в ЭВМ.

2. Кондуктометрическое титрование, в котором по изменению электропроводности анализируемого раствора определяют точку эквивалентности.

В кондуктометрическом титровании вид функциональной зависимости не имеет существенного значения, важен перелом на кривой кондуктометрического титрования, соответствующий точке эквивалентности.

Измерение электропроводности растворов

(прямая кондуктометрия)

Благодаря простоте аппаратурного оформления, возможности определения электропроводности в мутных, окрашенных и вязких растворах кондуктометрия широко применяется в химических лабораториях и на производстве. С помощью кондуктометрии можно быстро и с малыми погрешностями простым измерением электропроводности найти концентрацию раствора. С помощью кондуктометрического метода определяют также растворимость, константу и степень диссоциации и другие важные физико-химические свойства электролитов. Типичная калибровочная кривая изображена на рисунке 2.1, стрелками показан способ нахождения концентрации. Точками отмечены измерения электропроводности стандартных растворов. Начальная часть графика представляет собой прямую линию, выходящую из начала координат (при учете собственной электропроводности растворителя).

моль/дм³

Рисунок 2.1 – Калибровочная кривая метода прямой кондуктометрии