Бухоро- 2022 Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги бухоро давлат университети

7.5.2. Ионитлар ва уларни тажрибага тайёрлаш.
Ионит сифатида ҳам табиий, ҳам синтетик бирикмалардан фойдаланилади. Улар жумласига маълум бир турдаги кўмир табиий минерал жинс ва синтетик полимер смолаларини кўрсатиб ўтилса, мақсадга мувофиқ бўлади. Табиий минерал ионитларга энг яхши мисол сифатида кристалл тузилишли силикатларни кўрсатиш мумкин. Уларнинг орасида катион алмашиш хоссасига эга бўлган цеолитлар хусусан амалда кенг фойдаланилади. Булар қаторига анальцим, шабазит, гармотом, гейландит, натролит каби минераллар киради. Буларнинг ҳаммаси панжара тугунлари катта масофали тўғри фазовий тўп кристалл тузилишига эга. Табий ионитларда ишқорий ва ишқорий- ер метал ионлари «тескари ион »лар ҳисобланади. Циолитларнинг кристал панжарадан иборат тузилиши анча мустаҳкамлиги туфайли, букиши ҳам кам, тескари ионлари ҳаракатчанлиги ҳам жуда кам. Ўлчамлари анча катта бўлган катионлар ва нейтрал молекулалар йодитлар кристал панжарасига кира олмайди. Шунинг учун ҳам цеолитлар «элак эффакти»га эга бўлиб, «ион» ёки «молекуляр элак» вазифасини ўтайди.
Синтетик анорганик ионитларга мисол қилиб эритилган ва гелсимон пермутитлар, активланган алюминий оксиди, цирконий ва титан асосидаги ионит нусхаларини кўрсатиш мумкин. Пермутитлар, таъкидлаш жоизки, гидратланган алюмосиликатлар бўлиб, энг самарали катионитлардандир. Активланган алюминий оксидининг олиш услуби ва шароитига қараб ҳам катионит, ҳам анионит турлари мавжуд. Катионит шаклини олиш учун, одатда, натрий алюминиат эритмасига карбон-II-оксиди, яъни ис гази билан ишлов берилади. Бунда ҳосил бўлган алюминит гидрооксиди чўкмаси ажратиб олиниб, яна қўшимча ишланади (чиниқтирилади). Шу тарзда ҳосил қилинган катиониднинг формуласи [(Al₂O₃)_n•AlO₂^-]Na⁺. Унга сўнгра икки молли азот кислатаси эритмаси таъсир эттирилиб [(Al₂O₃)n• AlO⁺]NO₃^- формулали анионит олинади.
Цирконий асосидаги ионитларни, кўп асосли (ортофосфор, шавель, хром ва бошқалар) кислоталар билан цирконийнинг қуйидаги тузилишга эга тузлари таъсир эттирилиб олинади. –Zr-o-•••-Zr-o-Zr-•••-o-Zr-. Умумий формуласи ZrO₂•P₂O₅•5H₂O шаклидаги цирконилфосфат катионит сифатида кенг ишлатилади.
Айрим тур тошкўмир, кулранг кўмир ва антрацитларни маълум миқдорда олиб, сульфат кислотаси билан кимёвий ишлов берилиб, таркибида ҳаракатчан сульфо гуруҳларни тутувчи (активланган) кўмир ионитлари ҳосил қилади. Агар сульфогуруҳли кўмирни оксидлаб карбоксил гуруҳларни содир этилса ион алмашувчи фаол ионит пайдо бўлади. Одатда, оксидланган кўмирлар юқори даражада целектив хоссага эга бўлиб, зарядлар қиймати бир хил катионларни бир-биридан ажратишда жуда қўл келади. Ана шундай хоссага эга бўлиши оксидланган кўмир сиртида карбонил, карбоксил, фенол ва бошқа турли хил кимёвий гуруҳларнинг мавжудлигидан деб хулоса қилиш мумкин. Бир қатор металл ионлари (катионлар) айнан юқорида кўрсатилган ана шундай гуруҳлар таркибидаги кислород билан координацион боғланиши мумкинлиги аниқланган. Оксидланган кўмир ионитлари воситасида Са²⁺, Mg²⁺ каби, хоссалари жуда яқин ионларни бир-биридан ажратиб олиш мумкин.
Ниҳоят ион алмашиш хромотография амалиётида полимерлар, аниқроғи синтетик смолалар ҳам ҳозирги пайтда кенг миқёсда қўлланмоқда.
Бундай ионитларга ўта мустаҳкам ва барқарорлик, юқори даражада ион алмашиш сиғими, селективлик каби хосса ва кўрсаткичлар характерлидир.
Одатда синтетик ион алмашиш смолалари гелсимон тузилмага эга. Улар тузилмаси карбон атомлари занжирларидан иборат эгриланган фазовий турдан иборат деса тўғри бўлади. Бундай ионитлар асоси матрицасига маълум миқдор ва тартибда зарядланган кимёвий гурухлар киритилади. Катионитларда кўп ҳолатларда – SO_3­^-, – COO_­^-, – PO_3­^2-, – ASO_3­^2- кабилар, ионитларда эса, – NH_3­⁺,> NH₂⁺– N-⁺, -S ⁺- каби ионлар жойлашган бўлади.
Целлюлоза ҳосиллари асосида олинган ионитлар ҳам амалда кенг қўлланилади, уларни целлюлоза ионитлари деб юритилади. Уларнинг ион алмашиш смола ионитларидан фарқи шундаки бундай воситалар жуда ингичка толасимон (фибрилла деб аталадиган морфологик) тузилмадан ташкил топганлиги сабаб табиий ғоваксимон микроструктурага эга. Ион алмашиш ана шундай ингичка толасимон структуралар сиртида амалга ошади. Умуман целлюлозаионитлари жуда узун занжирли молекулалардан ташкил топган микрогетероген, муҳит бўлганлиги сабаб ион алмашиш анча тез ва юқори самара билан амалга ошади.
Катионит вазифасини ўтайдиган целлюлоза ионитларига мисол қилиб, сулфотэтилцеллюлоза, сульфометилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза (махсус тайёрлангани бўлмаса сувда эриб кетади) ва анионит целлюлоза ионитларига триэтиломиноэтилцеллюлоза, диэтиломиноэтилцеллюлоза, аминоэтилцеллюлозаларни кўрсатса бўлади.
Таъкидлаш жоизки , ион алмашиш хромотографияси амалий тажриба-ларини колонкали ва юпқа қатламли хромотография ўтказиш воситаларида бажарилади. Юпқа қатламли хромотография усули хусусида юқорида етарли маълумот берилган эди. Қуйидаги асосан колонкали хромотография усули бўйича кенгроқ маълумотлар баён қилинади.
Ион алмашиш хромотография тажрибаларини бошлашдан олдин даставвал, ишлатиладиган ионитни олиб, унинг заррачалари ўртача ўлчамлари аникланилади. Шундан сўнг хромотография колонкаси ва унинг ўлчамларини ҳисобга олган ҳолда, тажриба ўтказиш тартиби, шарт-шароит ва кўрсаткичларга эътибор бериб, яхшилаб тайёргарлик кўрилади. Айтайлик, колонка эни (диаметри) билан ионит заррачаларининг ўлчамлари нисбати 40:1 дан кам бўлмагандагина ижобий натижага эришиш мумкин. Умуман самарали натижаларга эга бўлиш учун колонка ва ионит заррачалари ўлчамлари нисбати қуйидагича бўлишлиги мақсадга мувофиқ ҳисобланади, жумладан:
ионит заррачалари диаметри мм 1,5 0,5 0,3
колонка диаметри, мм …………..60 20 12
колонка узунлиги, мм …………..300-400 150-250 100-120
Ион алмашиш хромотографиясида ҳам суюқлик абсорбцион хромотография усулидагидек, техник восита (моалама ва қурилма)лардан фойдаланишини таъкидлаш зарур. Фақат ион алмашиш хромотографиясида ишлатиладиган сувнинг тозалигига жуда катта эътибор берилади. Бунинг сабаби сувда турли бегона (ёт) ионлар бўлганда, салбий натижа ва хулосалар чиқарилиши муқаррар. Шу сабабдан ҳам олдиндан тайёрланган дистиллат сув полиэтилен хатто, кврцдан тайёрланган идишларда сақланади.
Катионит юқори дисперсли бўлгани маъқул. Шунинг учун яхшилаб майдаланган катионит махсус элаклардан ўтказилиб, тегишли ўлчамдаги заррачали қисмигина ажратиб олинади. Сўнгра ош тузи (NaCl)нинг тўйинган сувли эритмасида бир кеча-кундуз (24 с) бўктирилади. Кейин ажратиб олинади (декотация жараёни қўлланиб) ва 5%ли сульфат кислота эритмаси билан энг камида 5 марта ювилади. Сунгра метилоранж индикатори билан нейтрал мухим бўлгунга қадар катионит тоза сув билан ювилади. Филтрли когозлар воситаси куритилган катионит, нихоят копкокли шиша идишларда зарур булганга кадар сакланади.
Анионитлар билан ишлаш вакти ҳам, худди юкоридагидек тартибда уни майдалад, элаклаб, ош тузи эритмасида бўктириб шундан сўнг 2%ли сульфат кислота билан ишланиб кейин дистилланган сув билан ювиб, охирида 5 %ли кейин 10 %ли натрий ишқори (NaOH) билан то хлор ионлари йўқ бўлгунча ишлов берилади. Энг сўнгида фенофталеин индикатори воситасида нейтрал холатгача дистилланган сув билан ювилади. Ана шундай тарзда тайёр булган анионит хромотография анализида қўлланилганига қадар махсус идишларга солиб улар қопқоги парафин билан мустаҳкам қопланиб (шиша идишда албатта) сув остида сақланилади (бир хил паст ҳароратда).
Тажрибани ўтказиш вақитида анионитни хромотография колонкасига солишдан аввал, бир неча босқичда: фильтр қоғозида сўнгра калций хлорид ва калий гидроксидли вакуум эксикаторида яхшилаб қуритилади. Ниҳоят, колонка муайян ионит (катионит ёки анионит) билан тўлдирилгач буфер эритма билан ювилади. Сўнгра текшириладиган модда намунаси киритилиб, шундан кейин элюент ўтказилади. Таъкидлаш ўринли одатда, элюент оддий яъни модда намунаси эритилган эритувчи ёки ундан маълум даражада кулчироқ бўлиши керак. Зарур шартлардан яна бири, таъкидлаш жоизки колонка Н⁺шаклидаги ионли катионит билан тўлдирилган бўлса, у ҳолда элюентдан Н+ ионлари концентрацияси юқорироқ бўлиши керак. Борди-ю, колонкада ОН- (гидроксил) ионли анионит бўлса, элюентда ОН-ионлар концентрацияси юқорироқ бўлиши зарур. Агар колонка туз шаклидаги ионит билан тўлғазилган бўлса, десорбция жараёни учун имконият яратилишини назарда тутган ҳолда, бошка тескари ионлар концентрацияси ошиб борадиган элюентлардан фойдаланилади. Шуни ҳам назарда тутмоқ керакки, эритманинг ион кучи етарли даражада бўлишлигини таъминлаш мақсадида, кўпинча элюентга калий хлорид, натрий хлорид каби нейтрал электролит моддалардан қўшилади ҳам.
Амалда ион алмашиш хромотография усулидан кенг фойдаланиб, турли хил катион ва анионлар, тўртта асосли аммонийли бирикмалар, аминлар, аминокислоталар, оксиллар гидролизга учратилган пептид маҳсулотлари, ҳар хил физиологик суюқликлар, антибиотик моддалар, дармондори (витамин)лар нуклеин кислота ва бошқалар ажратилиши мумкин.