Решение задачи №6 и №7: Сравнение методов УФС, фотоколориметрии и ИКС

Ниже представлено подробное описание вопросов №6 и №7, оформленное специально для записи в школьную тетрадь. Вопрос №6. Чем отличаются методы УФС, фотоколориметрии и ИКС? Что общего между ними? Общие черты методов: Все три метода относятся к оптическим молекулярным абсорбционным методам анализа. Их объединяет: 1. Физический принцип: поглощение электромагнитного излучения частицами анализируемого вещества. 2. Закон Бугера-Ламберта-Бера: во всех методах связь между интенсивностью поглощения и концентрацией вещества описывается одной и той же математической зависимостью. 3. Аппаратурная схема: наличие источника излучения, кюветы с образцом и детектора. Различия методов: 1. Фотоколориметрия: — Область спектра: Видимый свет (длина волны \( \lambda = 400-760 \text{ нм} \)). — Объект анализа: Только окрашенные растворы. — Приборы: Фотоэлектроколориметры (ФЭК), где используются светофильтры для выделения узкого участка спектра. 2. Ультрафиолетовая спектроскопия (УФС): — Область спектра: Ультрафиолетовое излучение (\( \lambda = 200-400 \text{ нм} \)). — Суть процесса: Энергия квантов УФ-света достаточна для возбуждения валентных электронов в молекулах. — Приборы: Спектрофотометры с кварцевой оптикой (обычное стекло поглощает УФ-лучи). 3. Инфракрасная спектроскопия (ИКС): — Область спектра: Инфракрасное излучение (\( \lambda > 760 \text{ нм} \), обычно средняя ИК-область). — Суть процесса: Энергия ИК-излучения меньше, её хватает только на изменение колебательных и вращательных движений атомов внутри молекулы. — Применение: В отличие от первых двух методов, ИКС чаще используется не для определения концентрации, а для установления строения молекул (идентификации функциональных групп). Вопрос №7. Какие типы ионитов используют в ионообменной хроматографии? Как проводят регенерацию ионитов? Типы ионитов: Иониты (ионообменные смолы) — это твердые нерастворимые полимеры, способные к обмену ионами с окружающим раствором. Они делятся на две основные группы: 1. Катиониты: — Содержат кислотные группы (например, \( -SO_3H \) или \( -COOH \)). — Способны обменивать свои подвижные катионы (обычно \( H^+ \) или \( Na^+ \)) на катионы из анализируемого раствора (например, \( Ca^{2+}, Mg^{2+}, Cu^{2+} \)). — Условное обозначение: \( R-H \) или \( R-Na \). 2. Аниониты: — Содержат основные группы (например, четвертичные аммониевые группы). — Способны обменивать свои подвижные анионы (обычно \( OH^- \) или \( Cl^- \)) на анионы из раствора (например, \( SO_4^{2-}, NO_3^- \)). — Условное обозначение: \( R-OH \) или \( R-Cl \). Регенерация ионитов: Регенерация — это процесс восстановления исходного состава ионита после того, как его обменная емкость была исчерпана в ходе работы. Процесс проведения: 1. Через колонку с «отработанным» ионитом пропускают концентрированный раствор регенерирующего вещества. 2. Для катионитов (перевод в \( H^+ \)-форму) используют растворы сильных кислот: \( HCl \) или \( H_2SO_4 \). Происходит обратный процесс: ионы металлов вымываются, а их место снова занимают ионы водорода. 3. Для анионитов (перевод в \( OH^- \)-форму) используют растворы щелочей, чаще всего \( NaOH \). 4. После пропускания реагента ионит промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции, после чего он снова готов к использованию.