Эшқурбонова мунисахон бозор қизи

Ионалмашиниш хроматографияси. Агар қаттиқ сорбент ионоген группалар тутса, у холда унга элюент эритмаси куйилганда катионлар ёки анион билан алмашиниш кетади. Бундай ионоген группалар тутадиган қаттиа сорбентлар ионалмаштиргичлар дейилади. Ион алмаштиргичлар катион алмаштиргичлар ва анионалмаштиргичларга бўлинади.
Катион алмаштиргичлар ўзида R-SO₃H, R-COOH, R-OH каби группалар тутади. Булардаги водород катионлари бошқа катионлар билан алмашинишга мойилдир.
-SO3^- , -О^- -СОО^- лар белгиланган ион дейилади. Н⁺ эса К⁺ ва Na⁺ ва бошқа катионларга алашинишга мойил бўлган карама - карши ион дейилади.
Анионалмаштиргичлар A-N(CH₃)₂, A₂NH, A-NH₂ булар асос хоссасига эга бўлган моддалардир, ўзида белгиланган - NH₃⁺, R NH₃⁺CI, ионлар тутади, CI эса қарама — карши иондир.
Ионалмаштиргичларнинг амфотерлиги ҳам мавжуд, яъни ўзида кислота ва асос тутган ионалмаштиргичлардир. Белгиланган группалар рН га караб катионалмаштиргичлар ёки анионалмаштиргич бўлиши мумкин.
Исталган ионалмашиниш жараёнини қайтар стехиометрик жараён деб караш мумкин. Бир хил зарядли ионлар учун умумий холда схематик равишда куйидагича тасвирлаш мумкин.
А+В^-А^-+ В
Бунда, А ва В ҳаракатчан фазадаги ионлар. А^- ва В^- лар ионалмаштиргичдаги ионлар.
Бу жараённи мувозанат константаси қуйидагича ифодаланади:



Бунда - алмашиниш константаси
Концентрацион константаси эса:



Ионоген группаларнинг табиатига боғлиқ равишда катионалмаштиргичлар кучли кислотали ва кучсиз кислоталарга бўлинади.
Масалан кучли кислотали катионалмаштиргич R-SO₃H сувли эритмаларда рН(1-14) нинг кенг интервалларида кислота хоссаларини намоён қилади ва депротонлашган шаклда қатнашади. Бундай катионалмаштиргич протонланган шаклда (Н⁺ - формада) фақат кучли кислотали муҳитдагина алмаштириш қобилиятига эга.
NR- SO₃H + Mⁿ⁺ + nH₂O  (R-SO₃H)_nM + nH₃O⁺
Кучсиз кислотали катионалмаштиргичлар (R-COOH, R-OH) ионланган ҳолда қатнашади ва кучли ҳамда кучсиз кислотали муҳитларда протонланган ҳолда мавжуд бўлади. Улар кучли кислотали катионалмаштиргичларга нисбатан кучсиз кислотали муҳитларда ионалмашиниш реакцияларига кириша олади.
Ионалмашиниш жараёни қайтардир. Жараённинг мувозавнати эритманинг кислоталилига, алмашинишда иштирок этаётган катоинлар концентрациясига ва уларнинг зарядига, ҳамда температурага боғлиқдир. Турли катионлар катионалмаштиргичда турлича ушланадилар (уларнинг селективлик коэффициентлари турличадир). Кўпчилик ҳолларда юқори зарядли катионлар тўлароқ ва биринчи навбатда ушланади. Бир хил зарядли ионлар учун алмашинишга мойиллик гидратланган ионлар рудиусининг камайиши билан ортади, масалан,
AI³⁺ Ni²⁺(Co²⁺)Cd²⁺, Mg²⁺NH₄⁺, (K⁺)Na⁺
Анионалмаштиргичлар кучли ва кучсиз асосларга бўлинади. Кучли асосли анионалмаштиргичларга ҳаракатчан фаза анионлари билан алмашинишга мойил бўлган тўртламчи аммоний (R¹ NR₃ OH) группалари тутган ионалмаштиргичлар мисол бўла олади:
nR¹NR₃OH + A^n-  (R¹NR₃)_nA + nOH^-
Кучсиз асосли анионалмаштиргичларга амин группалари тутган ионалмаштиргичлар киради. Кучли асосли ионалмаштиргичларни кенг рН(1-9) интервалларида фойдаланадилар. Аноионларнинг алмашинишга мойиллиги ҳам уларнинг заряди ва ион радиусларига боғлиқ бўлади.
Амалиётда тегишли ионалмаштиргичлар (катионалмаштиргич ёки анионалмаштиргич) майдалангандан сўнг диаметри 5-15 мм ва узунлиги 10 см атрофида бўлган колонкага жойлаштирилади ва дистилланган сув билан ювилади. Сўнгра шу колонкада анализ қилинадиган эритма ўтказилади. Эритма ионалмаштиргич билан контактда бўлганда ионалмаштиргичнинг ионоген группаларидаги ҳаркатчан ионлари билан эритмадаги бир хил исмли ионлар орасида алмашиниш кетади. Жараён бир неча марта такрорланади. Колонкадан моддаларни ажратиб олиш учун тегишли эритувчи (элюент)дан фойдаланилади, яъни эритувчини аста-секинлик билан колонкадан (1мл/мин) ўтказилади. Бунда сорбиланиш қобилияти асосида ионлар ионалмаштиргичларда зоналар бўйича тақсимланади – ионнинг сорбиланиши қанчалик кам бўлса, колонкада унинг зонаси шунчалик пастда жойлашади. Элюентни ўтказиш давом эттирилса колонкада биринчи навбатда энг кам сорбиланадиган ион, сўнгра сорбиланиш қобилияти асосида қолган ионлар кам чиқади. Шу тарзда ионлар бир – биридан ажратилади.
Ионалмашиниш жараёни комплекс ҳосил қилиш билан боғланса ажратишнинг эффективлиги янада ортади. Эритмада анионли комплекслар ҳолидаги металлар катион шаклидаги металлардан осон ажралади. Анион шаклидаги комплекслар (масалан, хлоридлар) қаторида, анион-алмаштиргичда сорбилданиш комплекснинг барқарорлиги ортиши билан ортад. Буларни кислота билан элюирланса, турли концентрацияли кислотадан фойдаланиб ажратиладиган элементларни кетма-кет ажратиб олиш мумкин. Барқарорлиги кам бўлган анион шаклидаги комплекслар концентрацияси юқорироқ, барқарорлари эса концентрацияси камроқ бўлган кислоталар эритмалари ёрдамида ажратиб олинади.
Бир хир зарядли ва ўлчамлари бир-бирига яқин бўлган ионлар тахминан бир хил сорбиланади ва ўлчамлари бир-биридан ажратиб бўлмайди. Аммо сорбиланган ионлардан бирига лиганд хоссасини намоён қиладиган элюент танланса, у ҳолда элюентга шу металл ионининг комплекси чиқади, қолган ионлар эса колонкада қолади. Шу йўсинда колонкадаги қолган ионларни ҳам ажратиш мумкин.
Ионитлар асосан иккига бўлинади:
1) Анорганик ионитлар;
2) Органик ионитлар;
1) а) Табиий анорганик ионитлар: цеолитлар, алюмосиликтлар, масалан, AI₂O₃nSiO₂ nH₂O; AI₂O₃nSiO₂  Na₂O  nH₂O.
б) Синтетик анорганик ионитлар: синтетик алюмокремний кислоталари.
2) а) Табиий органик ионитлар: тупроқнинг органик ташкил қилувчилари, торфлар, қўнғир кўмир, жун, целлюлоза ва бош.
Синтетик органик ионитлар: синтетик ионалмаштиргич смолалар, ўзида -SO₃H, -COOH, -OH, -CH₂N(CH₃)₃⁺CI^-, -CH₂NH(CH₃)₃⁺CI^-,
-CH₂NH₂CH₃⁺CI^- ва ҳоказо ионоген групплар тутган синтетик полимер моддалар ва ҳок.
Ионалмаштиргичлар алмашиниш сиғими билан характерланади.
Алмашиниш сиғими – бу ионалмаштиргич у ёки бу миқдор ионларни ютиш қобилияти.
Ионалмаштиргичнинг ионалмашиниш сиғими учга бўлинади.

1. 
   Тўла сиғими – бу ионоген группаларнинг тўла тўйиниши бўлинади:
   
2. 
   Алоҳида группалар бўйича сиғими - алоҳида группаларнинг тўйиниши билан аниқланади.
   
3. 
   Мувозанат сиғими – бу ўзгарувчан катталик, чунки тажрибани ўтказиш шароитига боғлиқ бўлади.
   

I ва II- характеристикалар миқдорийдир.
Алмашиниш сиғими аниқланиш шароити асосида икки кўринишда бўлади:
1) Статик алмашиниш сиғими (САС);
2) Динамик алмашиниш сиғими (ДАС)
1. Статик ионалмашиниш қуйидагича амалга оширилади: шиша ёки полиэтилан тиқин билан герметик беркитиладиган колбага Н⁺ - формадаги катионит жойлаштирилади ва шу идишга натрий хлорид эритмаси солинади. Колба беркитилиб мувозанат қарор топгунча силжитиб турилади:
RH⁺ + Na⁺  RNa⁺ + H⁺
Алмашиниш тўла бўлиши учун смоладан ортиқча миқдорда олинади. Статик алмашиниш сиғимини 1 г смола (ионлаштиргич) да алмашинган ионлар миқдори билан аниқланади. Ўлчов бирлиги мг-экв/г.
Миқдорий шаклда смоланинг ионлари алмаштириш қобилияти тақсимланиш коэффициенти билан аниқланади:

2. Динамик алмашиниш сиғимини ионалмаштиргич солинган колонкадан ионлар эритмаларини ўтказиш билан аниқланади. Эритма маълум тезликда (1мл/мин) ионалмаштиргичли колонкадан ўтказилади. Эритмадан маълум ҳажмини олиб ундаги металл ионлари миқдори бирон аниқлаш методи ёрдамида аниқланади.

4-расм. Ионитнинг тўйиниш графиги.
Аналитик кимёда деярли ҳар доим ионалмашиниш хроматографиясининг колонкали варианти қўлланилади.
Смоланинг асосий қисми Na⁺ формага ўтгач регенерациялаш мумкин, яъни колонка орқали 3- 4М НCI эритмаси ўтказилади, бунда Н⁺ ионлари Na⁺ ни сорбентдан сиқиб чиқаради. Сўнгра смола дистилланган сув билан ювилади, бунда катионит яна Н⁺ формага ўтади.
Ионалмашинишнинг аналитик кимёда қўлланилиши.

1. 
   Тузларни аниқлаш.
   

Катионалмаштиргич смоладан фойдаланиб кўпчилик тузларни аниқлаш мумкин:
1) MeA + RH⁺  HA + RMe⁺
Бунда НА ни ишқор ёрдамида титрланади ва металлнинг ҳар бир эквивалент миқдорига сарфланган НА асосида тузнинг миқдори аниқланади.
Анионалмаштиргичлардан фойдаланиб ҳам (ОН- формадаги) тузлар миқдорини аниқлаш мумкин:
2) R-OH + MeA  RA^- + MeOH
Бунда МеОН кислота билан тирланади. Аммо иккинчи усул жуда кам қўлланилади, чунки гидрооксидлар (ишқорий ва ишқорий ер металлариникидан ташқари) қийин эрувчан бўлади.
Сувни (ионсизллантириш) тозалаш,
Сувнинг Н⁺ формадаги катионит ва ОН^- формадаги анионит тутган аралашмали колонкадан ўтказиланди. Бунда сувдаги ҳамма ионлар (катоинлар ва анионлар) Н⁺ ва ОН^- га алмашинади, яъни сув аралашмалардан тозаланади.