Прекрасный подбор материала, компактное изложение, обширная библиография делают эту книгу ценным справочным пособием для'широкого круга химиков-аналитиков и физикохимиков — работников научно-исследовательских институтов и заводских лабораторий. Она может быть использована как учебное пособие для студентов старших курсов химических и химико-технологических вузов.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Явление ионного обмена в классической аналитической химии чаще всего встречается в реакциях, ведущих к образованию осадков, получению окрашенных растворимых соединений и т. п. В предлагаемой книге авторы рассматривают хроматографические аспекты применения ионного обмена. Иначе говоря, речь идет об ионном обмене в гетерогенных системах в динамических условиях при течении раствора через колонку с зерненым сорбентом или при капиллярном перемещении по бумаге и по тонкому слою порошкообразного поглотителя.
Книга подобного рода неизбежно содержит элементы теории хроматографии во всем ее многообразии. По мере совершенствования метода теория его освобождается от излишних усложнений и становится более стройной. Риману и Уолтону удалось донести до читателя эти материалы сжато и очень квалифицированно.
Одиннадцать глав книги охватывают почти все вопросы жидкостной хроматографии. Изложение начинается с описания современных ионообменников — ионообменных смол, их синтеза, свойств, стабильности и областей применения. Вопросам статики (равновесия), кинетики и динамики уделяется несколько глав, снабженных обширными библиографическими списками. Вариантам применения ионного обмена в гетерогенных системах посвящены последующие разделы книги. В них описаны неорганические и жидкие ионообменники, читатель знакомится с ионообменными бумагами, тонкослойной ионообменной хроматографией и т. п. Все эти материалы предлагаются отнюдь не в описательной форме; обсуждается теория процесса, метод рассматривается с количественной: точки зрения и иногда в нескольких вариантах. Последняя глава книги посвящена изучению комплексных ионов при помощи ионообменной хроматографии в колонке, на бумаге и с применением мембран.
Хороший подбор материала, компактное изложение, богатая библиография — все это встречается не так уж часто. Можно заранее сказать, что предлагаемая книга явится полезным пособием для изучающих хроматографию.
К- Чмутов
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие........................... 5
Предисловие к английскому изданию............... 6
Глава 1. Введение........................ 7
|А. История ионного обмена.................... 7
Б. Синтез ионообменников.................... 11
Б.1. Синтез катионообменников................. 11
Б.1.а. Конденсационные полимеры............. 11
Б.1.6. Полимеризационные обменники........... 13
Б.II. Синтез анионообменных смол............... 18
Б. II.а. Конденсационные полимеры............ 18
Б.II.б. Полимеризационные обменники........... 18
Б.III. Полифункциональные полистирольные смолы....... 21
Б. III.а. Изомерия положения............... 24
Б.III.б. Неслучайные поперечные связи.......... 24
В. Марки ионообменных смол.................... 25
Литература............................ 25
Глава 2. Общие свойства ионообменных смол........... 27
A. Устойчивость......................... 27
АЛ. Термическая устойчивость................. 27
АЛ.а. Уменьшение числа поперечных связей....... 27
А. 1.6. Уменьшение числа ионогенных групп........ 27
А. II. Химическая устойчивость................. 29
АЛИ. Радиационная устойчивость............... 30
г,„. А. IV. Механическая прочность................. 31
Б. Эквивалентность ионообменных реакций............ 32
B. Обратимость ионообменных реакций.............. 32
Г. Переведение смолы из одной формы в другую......... 32
Д. Кривые потенциометрического титрования и емкость...... 34
Д.1. Методика титрования смолы................ 36
Д. II. Методика определения емкости............... 36
Е. Сшитость и набухание..................... 37
ЕЛ. Измерение набухаемости................. 40
Е.П. Флотационные испытания для смол с одинаковой степенью
сшитости........................ 40
Ж. Доннановское равновесие . . ................. 41
Ж. I. Сульфированные полистирольные'смолы......... 41
Ж-II. Измерение доннановского поглощения.......... 43
Ж-III. Сильноосновные анионообменные смолы......... 44
Сорбция неэлектролитов................... 44
3.
3.1. Абсорбция или адсорбция ................. 4
И. Катализ с помощью ионообменных смол ........... 4
К- Ионообменные смолы в качестве осушителя ..... .... 4
Литература ...... ....................... 5
Глава 3. Ионообменное равновесие ................ 5
A. Равновесие разделения ..................... 5
А. I. Коэффициент селективности ............... 5
А. II. Коэффициент распределения .............. 5
A. III. Электроселективность ......... ......... 5
Б. Термодинамика ионного обмена ................ 5
Б.1. Константы равновесия .................. 5
Б. II. Энтальпия и энтропия .................. 6
B. Ионная селективность ..................... 6
B. I. Экспериментальные данные ................ 6
В. II. Теоретическая обработка ................ 6
В. III. Смолы и неводные растворители ............. 6
Г. Экспериментальные методы ................... 7
ГЛ. Встряхивание ....................... 7
Г. I.a. Исходное состояние обменника ....... ,. ; . . . 7<
Г. 1.6. Установление равновесия .......... .... 7i
ГЛ. в. Температура .................... 7
ГЛ. г. Разделение фаз .................. 7
ГЛ. д. Доннановское поглощение .............. 7.
ГЛ.е. Ошибки анализа .................. Т.
Г. II. Методы радиоактивного и концентрационного импульсов . 7!
Литература ............... . ............ 7
Глава 4. Кинетика ионообменных реакций ............. 7
A. Скоростьопределяющая стадия .................. 7
Б. Экспериментальные методы ........... ; ....... 7
Б. I. Метод тонкого слоя ................... 7
Б. II. Метод ограниченного обмена (кинетика в статике) .... 7
Б. III. Индикаторный метод .................. -7
B. Условия, влияющие на скорость обмена ............ 7
В. I. Размер частиц ....... ................ 7
В. II. Коэффициент внутренней диффузии ............ 8
В Л I.a. Набухаемость смолы ...... . ........ 8
В. II. б. Температура ................... 8
В. II. в. Природа обменивающихся ионов .......... 8
В. III. Коэффициент диффузии в пленке ......... 8
В. IV. Перемешивание ................... 8
B.V. Концентрация раствора ............... 8
Литература ............................ 8
Глава 5. Применение ионного обмена ........ ...... 8
А. Приготовление, хранение и использование ионообменных колонок I АЛ. Колонка ..... . ................... {
А. II. Смола .......................... *
А.Н.Э. Удаление пыли .................. «
А.И.6. Подготовка смолы ................ • :
А. II. в. Регенерация ................... v
А. II. г. Промывание .................... .',,
А. II. д. Скорость течения.... ..... ...........
Б. Подготовка и очистка реагентов................. 88
Б. I. Деионизация....................... 88
Б.I.a. Деионизация воды................. 88
Б. 1.6. Деионизация неэлектролитов............. 90
Б.I.e. Удаление ионов из хроматографической бумаги ... 91
Б Л. г. Удаление обычных электролитов из полиэлектролитов 91-
Б. II. Разнообразные ионообменные методы приготовления и очистки
реактивов........................ 91
Б. II.а. Очистка гидроокиси натрия и калия от карбонатов 91
Б.П.б. Нитрит калия................... 92
Б. II.в. Фоновые электролиты в полярографии...... 93
В. Удаление примесей...................... 93
В. I. Удаление катионов.................... 93
В. .а. Определение фосфатов................ 94
В. .6. Определение мышьяка................ 94
В. .в. Определение борат-иона............... 95
В. .г. Определение сульфатов................ 95
В. .д. Определение селена................. 95
В. .е. Определение фтора.................. 95
В. .ж. Определение рутения................ 96
В. .3. Определение урана................. 96
В. .и. Определение индия с помощью активационного анализа 97 В. .к. Определение нейтральных примесей в высокомолекулярных аминах.................. 97
ВЛ1. Удаление анионов.................... 98
В Л I.a. Удаление фосфатов............•..... 98
В.П.б. Определение метилпентоз ............ 98
В.П.в. Определение щелочных металлов в присутствии других металлов................... 98
В. II.г. Определение кальция и магния в присутствии других
металлов..................... 99
В.II.д. Определение иттрия и редкоземельных элементов в
стали....................... 99
В.II.е. Отделение урана от щелочных и щелочноземельных ..
металлов..................... 100
В. III. Разные аналитические разделения............ 100
B.III.a. Анализ мыла и жиров.............. 100
В. II 1.6. Определение жирных кислот в жирах...... 100
B.III.B. Определение бетаина в соке сахарной свеклы . . . 101
В. III. г. Определение иона аммония в крови....... 101
В. 1П.Д. Удаление солей из аминокислот и конденсированных
фосфатов..................... 102
В.IlI.e. Спектрофотометрическое определение силикатов .. . 102
Г. Определение общего солесодержания.............. 102
Г. I. Источники ошибок.................... 103
Г.II. Применения....................... 104
Д. Растворение нерастворимых солей............... 105
Д. I. Применения........................ 106
Е. Концентрирование микрокомпонентов............. 108
ЕЛ. Концентрирование из растворов с невысоким содержанием электролитов ......................... 108
Е. .а. Анализ озерных вод................ 109
Е. .6. Определение титана в природных водах...... ПО
Е. .'в. Определение иода-131 в питьевой воде....... 110
Е. .г. Определение металлов в сахарозе .......... ПО
Е. .д. Определение стронция-90 в молоке .......... 111
Е. .ж. Определение меди в смазочном масле...... 111
Е. 1.3. Определение веществ, содержащих азот, в бензине . 111 Е. II. Извлечение микрокомпонентов из концентрированных растворов электролитов................... 112
Е. III. Качественный капельный анализ на смолах....... 113
Литература ;.....;..................... 114
Глава 6. Теория ионообменной хроматографии.......... 117
A. Виды ионообменной хроматографии............... 117
АЛ. Элютивная ионообменная хроматография.......... 117
А. П. Фронтальная ионообменная хроматография........ 118
А. III. Вытеснительная ионообменная хроматография...... 120
A. IV. Достоинства и недостатки разных видов хроматографии . . 121 Б. Значение теоретических подходов............... 122
B. Теория тарелок в элютивной ионообменной хроматографии . . . 124
B. I. История создания теории тарелок ............ 124
В.II. Предпосылки теории тарелок.............. 125
В.III. Уравнение для расчета объема раствора, соответствующего
пику выходной кривой.............. 126
В.III.а. Постоянство значения С.......ь..... 129
В. IV. Влияние концентрации промывного раствора ...... 130
B.V. Влияние рН промывного раствора.......... . 133
В.VI. Влияние присутствия в промывном растворе комплексооб-
разующего реагента................... 137
В.VII. Уравнение выходной кривой.............. 140
В. VII. а. Уравнение кривой Гаусса ............ 141
В. VII.б. Расчет числа теоретических тарелок....... 144
В.VII.в. Экспериментальная проверка уравнения кривой
Гаусса...................... 144
В. VII. г. Уравнение для расчета необходимой длины колонки 145 В.УП.д. Уравнение для расчета числа компонентов смеси, которое можно разделить на колонке заданной длины ....................... 148
В.VII.e. Выбор соотношения между Сх и С2....... 150
В. VIII. Расчет U* при изменении промывного раствора в процессе опыта..................... • • 151
В.VIII.а. Ступенчатое изменение.............. 151
В.VIII.б. Градиентное вымывание........'. . . . . 153
B.VIII.B. Сравнение градиентных и ступенчатых изменений
концентрации промывного раствора............ 156
В.IX. Ширина выходных кривых............... 157
В. X. Рекомендации по практическому применению метода элютив-!~, ной ионообменной хроматографии для разделения смесей,
" вытекающие из теории тарелок............. 158
Г. Теория массопереноса....................• 161
Г. I. Модель Глюкауфа.................... 1«2
ГЛ. а. Отклонение от равновесия............. 164
ГЛ.б. Форма выходной кривой.............. 167
ГЛ.в. Заключение.................... }6°
Д. Колоночные методы определения коэффициентов распределения 16» Д. I. Соотношение между коэффициентом распределения и объемом
фильтрата........................ }°°
Д.II. Метод радиоактивного импульса............. *'"
Д. III. Метод концентрационного импульса........... 1'°
172
Литература................•.......».... ч*
Глава 7. Техника эксперимента в ионообменной хроматографии ... 174
A. Приготовление колонки.................... 174
АЛ. Зернение смолы..................... 174
A. II. Равномерность упаковки................. 176
АЛИ. Определение свободного объема и обменной емкости колонки 176
Б. Проведение хроматографического опыта............. 178
Б. I. Введение пробы в колонку............... 178
Б.П. Режим течения раствора................. 179
B. Анализ фильтрата....................... 179
B. I. Пробоотборники..................... 179
В.II. Химические анализы................... 180
В. II. а. Методика проведения непрерывных анализов . . . 181
Литература............................ 183
Глава 8. Применение ионообменной хроматографии........ 185
А, Разделение смесей неорганических ионов........... 185
АЛ. Металлы......................... 185
А Л. а. Разделение ионов, не образующих комплексов ... 195 А. 1.6. Катионный обмен в присутствии комплексообразую-
щих реагентов................... 197
АЛ. в. Влияние органических растворителей......... 201
АЛ. г. Анионный обмен в присутствии комплексообразующих
реагентов..................... 204
АЛ.д. Сочетание анионного и катионного обмена . . . . . 214
А.П. Неметаллы........................ 215
Б. Разделение органических соединений.............. 217
Б. I. Катионы........................ . 218
БЛ.а. Амины и четвертичные соли аммония...... . 218
Б Л. б. Аминокислоты.................. . 220
Б. 1.в. Производные нуклеиновых кислот — пурины и пири-
мидины.................'...... 223
Б.П. Анионы......................... 224
Б.П.а. Алифатические карбоновые кислоты........ 224
Б. II. б. Ароматические кислоты и фенолы......... 225
Б. III. Незаряженные молекулы................. 226
Б. III. а. Комплексные анионы............... 226
Б. III.б. Комплексные катионы. «Обмен лигандов»..... 227
Литература............................. 230
Глава 9. Высаливающая хроматография и близкие ей методы . . . 234
A. Метод с исключением иона.................. 234
Б. Разделение посредством вымывания водой или разбавленными водными буферными растворами.................. 236
B. Высаливающая элюентная хроматография............ 237
B.I. Теория высаливающей элюентной хроматографии..... 238
В Л. а. Зависимость между коэффициентами распределения и концентрацией элюента в высаливающей хроматографии ........................ 238
В Л. б. Значение константы процесса высаливания..... 240
ВЛ.в. Выбор промывного раствора............ 243
. В Л. г. Ионообменные смолы с низкой обменной емкостью . 245
В.И. Применение высаливающей элюентной хроматографии . . 247
Г. Элюентная хроматография со смешанными растворителями . . . 248
ГЛ. Элюентная растворяющая хроматография.......... 248
Г. II. Вымывание сильно гидрофильных неэлектролитов смешанными растворителями......,........... 251
Г.III. Вымывание разбавленными буферными растворами в неводных или смешанных растворителях........... J
Г. IV. Высаливающая элюентная хроматография с применением
смешанных растворителей............... S
Д. Сравнение с газо-жидкостной хроматографией.......... 2
Д. I. Преимущества газо-жидкостной хроматографии...... 2
Д. II. Преимущества хроматографии на ионообменных смолах . 2
Е. Фронтальная жидкостная хроматография на смолах...... 2
Литература............................ 2
Глава 10. Ионообменники особого вида.............. 2
A. Пористые смолы......................... 2
АЛ. ауэкс 21К........................ 2
А. II. Крупносетчатые смолы.................
Цена: 150руб.
