Приклади застосування йонообмінної хроматографії в аналітичній хімії

Визначення загальної концентрації електролітів у розчині

Досліджуваний розчин пропускають через катіоніт в Н+-формі. Внаслідок йонного обміну катіони солі затримуються на колонці, а з колонки виходить кислота у кількості, еквівалентній вмісту солі, за схемою.

+ KtAn " + HАn.

Кількість речовини, що виділилась, визначають титруванням лугом.

Концентрування йонів з розведених розчинів

При пропусканні через катіоніт великої кількості розведеного розчину катіоніт поглинає катіони з розчину. При промиванні катіоніту розведеною хлоридною кислотою відбувається витіснення поглинутих катіонів у розчин. При цьому об’єм розчину, що містить всі катіони, буде невеликим. Таким способом можна провести концентрування катіонів з розведених розчинів.

Розділення катіонів, яке ґрунтується на використанні амфотерності

Для розділення катіонів розчин, що містить амфотерні і неамфотерні катіони, пропускають через катіоніт в Н⁺-формі. Потім промивають катіоніт розчином NaOH чи KOH. В результаті обмінної реакції поглинуті катіони витісняються з катіоніту. При цьому катіони, що утворюють з лугом не амфотерні гідроксиди, осаджуються на зернах катіоніту у вигляді гідроксидів, а катіони, гідроксиди яких амфотерні, утворюють у надлишку лугу аніони і виходять з колонки.

Al(OH)₃ + Na⁺ + OH^– " Na⁺ + [Al(OH)₄]^–.

Таким способом можна відділити йони Al³⁺, Zn²⁺ від йонів Fe³⁺, Cu²⁺ та інших.

Розділення катіонів засноване, на використанні комплексоутворення

При цьому можуть бути два варіанти розділення.

Перше. Розчин, що містить суміш катіонів, пропускають через катіоніт. У результаті обмінної реакції катіони, що містяться у розчині, поглинаються катіонітом. Потім через катіоніт пропускають розчин електроліту, який утворює комплексні аніони з одним із катіонів. Інші катіони можуть утворювати при цьому комплексні катіони чи залишатися у вигляді простих йонів. Катіони, що утворюють з розчином електроліту комплексні аніони, виходять з колонки, а катіони, що не утворюють комплексні аніони, залишаються на катіоніті.

Друге. До розчину, що містить суміш катіонів, попередньо додають речовину, яка утворює комплексні, аніони з одним із катіонів. Інші катіони не утворюють при цьому комплексних аніонів. Ті йони, які знаходяться в розчині у вигляді комплексних аніонів, на катіоніті затримуватися не будуть, а катіони, що не утворюють з даним реагентом комплексних йонів або утворюють комплексні катіони, будуть поглинатися іонітом.

Як речовини, що утворюють з катіонами комплексні йони, застосовують лимонну, винну, сульфосаліцилову кислоти, натрій пірофосфат, амоній оксалат, гліцерин та ін.

Для розділення катіонів методом комплексоутворення використовують як катіоніти, так і аніоніти.

Розділення катіонів можна проводити на аніонітах, насичених аніонами, які здатні утворювати з деякими катіонами комплексні йони. Так, при пропусканні через аніоніт у цитратній формі розчин, що містить суміш катіонів, відбувається поглинання аніонітом тих катіонів, які утворюють з цитрат-іонами комплексні аніони. Катіони, що не утворюють комплексних аніонів з цитрат-іонами, проходять крізь колонку з аніонітом без затримки. Таким способом можна відділити йони Mg²⁺,Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ від йонів Fe³⁺, Cu²⁺, Ni²⁺. Катіони Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ проходять крізь колонку з аніонітом, а йони Fe³⁺, Cu²⁺, Ni²⁺ утворюють з цитрат-іонами комплексні аніони і міцно утримуються аніонітом.