Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии - Фролов Ю. Г.
Скачать (прямая ссылка):
Строят график зависимости D от V (рис. 17) и по максимальному
значению оптической плотности находят объем элюата ^макс ВЬ1шеД" шего из колонки от начала элюирования до появления максимума на выходной кривой, и по уравнению (11.38) рассчитывают значение Умакс. Константу ионного обмена рассчитывают по уравнению (11.37), при этом за концентрацию [Н+] принимают концентрацию HCl в элюате; значение ПОЕ определяют в первой части работы.
Часть 3. Разделение смеси ионов Си2+ и Со2+
Для проведения работы необходимы:
Хроматографическая колонка с ионообменной смолой КУ-2.
Фотоэлектрический колориметр (ФЭК 56М).
Градуированные пробирки.
Стакан емкостью 50 мл.
Раствор соли кобальта(II) и соли меди(II).
3 М раствор HCl.
1,5 М раствор KCl.
Раствор, содержащий 0,15 моль/л однозамещенного цитрата калия и 0,15 моль/л двузамещенного цитрата калия.
Катионит предварительно переводят в /\"+-форму (см. определение ПОЕ смолы КУ-2). Для этого через колонку со скоростью 2 капли в 1 с пропускают последовательно растворы: 20 мл 3 М HCl, 40 мл 1,5 М KCl, 20 мл Н20. Затем около 4 мл разделяемой смеси ионов меди и кобальта пропускают через смолу и колонку промывают небольшим количеством (10—15 мл) воды. При этой операции ионы Си2+ и Со2+ поглощаются в верхней части катионита (этот слой приобретает бурую окраску). В емкость 2 (см. рис. 16) наливают раствор цитрата калия, открывают кран колонки и собирают элюат в пробирки по 4,0—4,5 мл. Скорость элюирования должна соответствовать 1 капле в 1 с.
Периодически добавляют в емкость 2 десорбент и проводят элюи-рование до полного выхода кобальта из колонки, о чем свидетельствует исчезновение оранжевой окраски элюата. С помощью фотоэлектроко-лориметра измеряют оптическую плотность D каждой порции элюата со светофильтром 620 нм (для определения содержания меди) и затем со светофильтром 480 нм (для определения содержания кобальта). Методика определения оптической плотности приведена в работе 17. В качестве раствора сравнения используют воду. По калибровочным
Б7
графикам, построенным с применением стандартных растворов солей меди и кобальта, находят концентрации Си2+ и Со2+ в каждой пробе.
Полученные результаты записывают в таблицу (см. табл. П. 7) и строят выходную кривую хроматографического разделения Си2+ и Со2+ (см. рис. 15).
Таблица II. 7. Экспериментальные данные по хроматографическому разделению Сиг+ и Со2+
Номер пробы Объем пробы, мл В при 620 нм [Си2+]. г/л О при 480 нм [Со2+], г/л Объем элюата V, мл
По уравнению (11.40) рассчитывают параметр относительной степени комплексообразования ионов меди и кобальта; У0 находят по данным определения константы ионного обмена.
Работа 10. РАЗДЕЛЕНИЕ СМЕСИ ПОЛИМЕРА И МИНЕРАЛЬНОЙ СОЛИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ ПОЛИМЕРОВ МЕТОДОМ ГЕЛЬ-ХРОМАТОГРАФИИ
Цель работы: разделение смеси полимера и минеральной соли (ЫаО); определение молекулярной массы полимеров.
Гель-хроматография (гель-фильтрационная, гель-проникающая, мо-лекулярно-ситовая хроматография) применяется для разделения и анализа высокомолекулярных соединений, а также для отделения их от низкомолекулярных веществ. Этим методом можно определить молекулярную массу полимеров, рассчитать кривую распределения макромолекул по молекулярным массам.
Гель-хроматография является одним из видов жидкостной хроматографии. При анализе этим методом растворенное вещество распределяется между свободным растворителем и растворителем, находящимся во внутренних полостях пористых частиц наполнителя. Свободный растворитель является подвижной фазой, а пористые частицы, содержащие растворитель, образуют неподвижную фазу.
Разделительная способность зависит от размеров молекул веществ и размеров внутренних полостей частиц наполнителя. Большие молекулы, эффективные размеры которых превышают размеры пор наполнителя, вместе с протекающим в колонке растворителем передвигаются в зазорах между частицами и выходят из колонки первыми со свободным объемом У0 (где У о— объем растворителя в колонке между частицами наполнителя без учета суммарного объема пор У5). Очень маленькие молекулы, способные проникать в поры, выходят из колонки последними с общим объемом растворителя (элюента), равным сумме (Уо+У5). Молекулы промежуточного размера, которые частично могут проникать в поры, выходят с промежуточным объемом растворителя, называемым удерживаемым объемом У/.
УГ = УВ + КУ3 (11.42)
Коэффициент К в этом уравнении называется коэффициентом распределения, он характеризует меру доступности объема пор наполни-
58
теля колонки для данного компонента. Если К = О, то Уг = У0, т. е.
макромолекулы не проникают в поры наполнителя. Если /С=1, то
Уг = Уо + т. е. молекулы свободно проникают во все поры. При
О < К <С 1 молекулы проникают в часть объема пор.
В качестве наполнителя колонок в гель-хроматографии часто используют сшитые полимеры с порами различного диаметра. Для анализа водных растворов применяют гидрофильные вещества, хорошо набухающие в воде: гели декстрана (сефадексы, молселекты), представляющие собой трехмерную структуру, агарозные гели, полиакриламид-ные гели. Эти наполнители относятся к категории мягких, они сильно сжимаются в колонке при относительно небольших давлениях. Для органических растворов используют полужесткие наполнители: макропористые полистирольные гели, а также полиметилметакрилат, поли-винилацетатные гели (меркогель) и др. К жестким наполнителям, которые применяются для высокоэффективной жидкостной хроматографии при высоких давлениях, относятся силикагели и макропористые стекла. Недостатком этих наполнителей является высокая адсорбционная активность силикатной поверхности (К > 1).
