Сифат анализи усулларининг синфланиши

4. Mavzu: ion almashinish xromatografiyasi
REJA:
1) Ion almashinish usuli haqida tushuncha.
2) TSK da ion almashinish jarayoni.
3) Ion almashinish xromatografiyasi.
4) Ion almashinish usuli yordamida suvlarni chuchuklashda foydalanish.
5) Foydalanilgan adabiyotlar
1.Ion almashinish usuli haqida tushuncha.
Ion almashinuvi-tutashgan ikki faza oralig’idagi ionlarning qaytar almashinish jarayonidir.Geterogen ionlar almashinadigan sorbsiyada eritmadagi qattiq faza-ionit sirtidagi ionlar bilan almashinadi. Biron ion, masalan, N+ bilan to’yingan ionit boshqa ionlar, masalan, Na+ yoki Ca+ bo’lgan eritmaga tutashganda eritma bilan ionit orasida ionlar almashinadi. Bunda eritmadagi Na+ va Ca+ konsentratsiyasi kamayadi va shunga ekvivalent miqdorda N+ ionlai paydo bo’ladi. Geterogen ionlar almashinadigan sorbsiyadan bug’ qozonlariga beriladigan suvni tuzsizlantirish, gidrometallurgiya, kimyo va farmasevtika sanoatida keng qo’llaniladi.
2. TSK da ion almashinish jarayoni.
Tuproqlardagi almashinishi mumkin bo‘lgan elementlar ularning umumiy miqdoridan ozgina qismini tashkil qiladi. Almashinishi mumkin bo‘lgan holatda Ca⁺², Mg⁺², K⁺, NH₄⁺, Na⁺, Mn⁺², Fe⁺³, H⁺, Al⁺³ kabi elementlar bo‘ladi.
Bulardan tashqari, juda oz miqdorda boshqa kationlar (Li⁺, Sr⁺², Zn⁺², Cn⁺², Cu⁺²) bolishi mumkin.
Kationlarning yutilishidagi asosiy qonuniyatlar quyidagilar hisoblanadi.
1. Elementlarni o‘zaro tuproq va kolloid zarracha orasida almashinishi ekvivalent miqdorda sodir bo‘ladi. Masalan: bir mg.ekv. Ca SK dan chiqarilsa bir mg.ekv. Na uning o‘rnini egallaydi.
2. Almashinadigan elementlar valentliklari xilma-xilligi uchun ularning valentligi ortishi bilan yutilish energiyasi ortib boradi. Ular bu xususiyatiga ko‘ra quyidagicha joylashadi:
Li⁺¬ Na⁺¬ K⁺¬ NH₄⁺¬ Ca⁺²¬ Mg⁺²¬ Ca⁺²¬ Al⁺³¬ Fe⁺³ 
Yutilish energiyasi deb eritmada bir xil konsentratsiyada bo‘la turib elementni qancha yutilgani tushiniladi, ya’ni natriy va kalsiy eritmada 3 mg.ekv. dan bo‘lsa, kalsiy SK ga ko‘proq yutiladi. Sababi uning yutilish energiyasi va valentligi katta.
3. Yutilish energiyasi odatda ionlarning gidratlanmagan holatdagi radiusiga bog‘liq bo‘ladi. Ion radiusi qancha katta bo‘lsa, u shuncha kuchsiz bog‘lanadi, ya’ni yutiladi va aksincha bo‘ladi.
4. Bu xil variantli ionlarning yutilish energiyasi ularning atom massasi ortishi bilan ko‘payib boradi. Atom massasi esa atom ionlarining tartib nomeri ortishi bilan ko‘payib boradi. Bunda quyidagi qatorlar hosil bo‘ladi:
1. Li⁷¬ Na²³¬ K³⁹¬ (NH₄)¹⁸¬K³⁹ ¬ Pb⁶⁹
2. Mg²⁷¬Ca⁴⁰¬ Co⁵⁹¬Cd¹¹²
3. Al²⁷¬ Fe⁵⁸
Odatda ionlarning almashinishi, M.B.Minkin ma’lumotiga ko‘ra bir necha pog‘onada o‘tadi.
1. Siqib chiqaradigan ionni eritmadan qattiq faza ustiga o‘tishi.
2. Siqib chiqarilishi, ya’ni eritmaga chiqishi mumkin bo‘lgan ionni qattiq faza ichida harakat qilishi va almashish nuqtasiga kelishi.
3. Almashinadigan ionning joyidan harakat qilib almashinuv yuzasiga, ya’ni zarrachaning sirtiga kelishi.

4. Ikki tomonlama almashinishi, kimyoviy reaksiyasi.

5.Almashinadigan ionning eritmaga o‘tishi.
Kationlarning yutilish energiyasi qancha katta bo‘lsa, ularning SK sidagi holati shuncha mustahkam bo‘ladi. Kationlar 75-85% dastlabki 3-6 minut davomida almashinadi, qolganlari uzoq vaqt davomida almashinishi mumkin. Bu tuproqdagi singdirilgan ionlarning xilma-xilligi bilan bog‘liq.
Almashinishi mumkin bo‘lgan kationlarning umumiy miqdoriga kation almashinish sig‘imi deyiladi. Bu atama K.K.Gedroyts tomonidan kiritilgan bo‘lib hozirda ham o‘z mohiyatini yo‘qotmagan.
Ionalmashinish xromatografiyasi Ionalmashinish xromatografiyasi — eritmadagi erigan elektrolit ionlarining ionit (polielektrolit) tarkibidagi harakatchan ionlar bilan almashinish jarayoniga asoslangan analiz usulidir.
Ionit deb, tarkibida harakatchan ionlar bo'lgan anorganik va organik moddalarga, ya’ni o'ziga xos poliyelektrolitlarga aytiladi.
Ionitlar almashinadigan ionning turiga ko‘ra: kationitlar va anionitlarga boiinadi.
Tarkibidagi kationitlarini eritmadagi kationlarga almashtiradigan, molekulasida kislota —S O ₃H, —P O ₃H, —COOH, —H va boshqa guruhlar saqlagan ionit (poliyelektrolit)lar kationitlar deyiladi. Kationitlarda boradigan ion almashinish reaksiyalari quyidagi tenglama orqali ko'rsatilgan:
R — S O ₃H + Na+ <--> RS03Na + H⁺ kationit generatsiyasi

Tarkibidagi anionlarini eritmadagi anionlarga almashtiradigan, molekulasida asos —NH₃OH^_; N ⁺H₂OH^_; N ⁺HOH⁺ va boshqa guruhlar saqlagan ionit (polielektrolit)lar anionitlar deyiladi:

R — NH₃OH + Cl^-  ß> R -­ NH₃C1 + OH^- anionit generatsiyasi
Ionitlar ishlatilishidan oldin ular ma’lum o'lchamda maydalanib, distillangan suv bilan bo'ktirib qo'yiladi, so'ngra aralashmalardan yuvib tozalanadi. Ionitlar aralashmalardan tozalangach, kislota yoki ishqor bilan ishlanib kislotali’ ionit — H + (kationit) yoki ishqoriy ionit — OH- (anionit) ko'rinishiga o'tkaziladi. Oxirgi jarayon ionit regene rat siyasi (qaytadan ishlashga tayyorlash) deyiladi:
R — Na + HCl -> R — H + NaCl kationit regeneratsiyasi
R - Cl + NaOH -> R — OH + NaCl anionit regeneratsiyasi
Sharoitga qarab eritmadagi ham kationlarni, ham anionlarni almashtira oladigan ionitlar amfolitlar deyiladi. Ion almashinish reaksiyasi qaytar jarayon bo'lgani uchun va bunday hollarda muvozanat holati qaror topishini bilgan holda moddalar massasining ta’siri qonuniga asoslanib, ion almashinish reaksiyalarining muvozanat konstantasini yozamiz.