Медь обычно связывают в прочный аммиачный комплекс [Cu(NH3)4]2+ (lgβ4 ≈ 12), а для железа в качестве комплексообразователей используются, например, пирофосфат- и цитрат-ионы. При этом на процесс комплексообразования существенное влияние оказывает значение рН раствора, которое определяет равновесную концентрацию лигандов, являющихся анионами слабых многоосновных кислот: пирофосфорной H4P2O7 и лимонной H3C6H5O7.
Так, при действии пирофосфата на раствор, содержащий железо и медь, при рН = 1,03 образуется труднорастворимая соль состава Fe4(P2O7)3, которая при pH = 1,7 растворяется с образованием комплексного аниона состава [Fe2(P2O7)]6-. Менее прочный пирофосфатный комплекс меди [Cu(P2O7)3]2- начинает образовываться при рН = 7,5. При добавлении аммиака до рН = 9 медь переходит в более устойчивый аммиачный комплекс, а железо остается в виде пирофосфатного комплекса.
Еще более прочные комплексы образуют железо и медь с лимонной кислотой. При низких рН для полного связывания железа в цитратный комплекс нужен большой избыток комплексообразователя, но при прибавлении аммиака и увеличении рН достигается равновесная концентрация лигандов, достаточная для полного связывания ионов в комплекс. При этом железо в растворе будет находиться в виде анионного комплекса [Fe(C6H5O7)2]3-, a медь – в виде катионного комплекса [Cu(NH3)4]2+. Таким образом, при пропускании этого раствора через катионит железо будет выходить с элюатом, а медь останется в колонке. Этот метод успешно применяется как для разделения сравнимых количеств меди к железа, так и для разделения этих элементов при соотношения 1 : 100.
Выполнение работы
1. Подготовка колонки. Для удаления из катионита ранее сорбированных ионов железа и меди через колонку со скоростью 2 мл/мин пропускают горячий 10 % раствор HCl(50–60 °С) до отрицательной реакции на ионы Fe3+(с K4[Fe(CN)6] или NН4NCS) и Cu2+ (с K4[Fe(CN)6]). Затем пропускают 20 мл воды и переводят катионит в NH4+– форму, пропуская со скоростью 5 мл/мин 10 % раствор аммиака до тех пор, пока рН на выходе из колонки не будет совпадать с рН элюента (контроль по универсальной индикаторной бумаге).
2. Ионообменное разделение катионов. К анализируемому раствору прибавляют 5 мл раствора лимонной кислоты и 10 мл 10 % раствора аммиака и пропускают через колонку со скоростью 2 мл/мин.
Элюат собирают в мерную колбу на 200,0 мл, стакан и колонку промывают 3 % раствором аммиака. Элюирование ведут до отрицательной реакции на ионы Fe3+. При проведении качественной реакции на ионы Fe3+ в элюате (это следует делать не раньше, чем объем элюата в колбе достигнет 2/3 ее объема) необходимо подкислить порцию элюата 3–4 каплями 15 % раствора HCl. Для разрушения цитратного комплекса железа. Затем раствор в мерной колбе доводят водой до метки и перемешивают.
Пропускают через колонку 15–20 мл воды со скоростью 5 мл/мин, фильтрат отбрасывают и 15 % раствором HCl со скоростью 2 мл/мин элюируют из колонки медь в мерную колбу на 200,0 мл. Элюирование заканчивают в случае отрицательной реакции на ионы Cu2+ в элюате, раствор в мерной колбе доводят водой до метки, перемешивают.
При проведении качественных реакций на Fe3+ и Cu2+ во время ионообменного разделения анализируемой пробы следует отбирать минимальный объем элюата и не спешить с проведением реакции, так как в случае положительной реакции это внесет отрицательную погрешность в результат анализа.
Полученные растворы элюатов, содержащие железо и медь, можно оставить в мерных колбах до следующего занятия. Колонку нужно заполнить дистиллированной водой и сдать.
3. Фотоколориметрическое определение железа с сульфосали-циловой кислотой.
Сульфосалициловая кислота H3SO3Sal (2–гидрокси–5–сульфобензойная) в составе молекулы имеет сульфогруппу с сильнокислыми свойствами и в водном растворе находится в виде анионов H2SO3Sal-. Карбоксильная и фенольная группы сульфосалициловой кислоты проявляют слабокислые свойства (рК1 = 2,9; рК2 = 11,8), и она образует с ионами Fe3+внутрикомплексные соединения по уравнению:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.