3.2. Способы потенциометрического титрования ионитов

Измерения рН проводят обычно в статических условиях, используя метод одной или нескольких навесок. Перед измерением электроды проверяют по буферным смесям, а также растворам кислоты или щелочи, приготовленным с введением того же индифферентного электролита и той же концентрации, что и титрант. Проверку ведут при предполагаемой температуре измерения рН.

Скорость обмена на слабокислотных катионитах и слабоосновных анионитах обычно мала. Равновесие устанавливается в течение 3-7 суток. В связи с этим метод прямого титрования одной навески, который пригоден для титрования сильно ионизированных ионитов, в данном случае не дает удовлетворительных результатов.

Поэтому для ускорения работы берут большое количество навесок ионита, соответствующее числу планируемых экспериментальных точек на кривой потенциометрического титрования.

Например, в ряде случаев рекомендуется поместить 10-20 навесок ионита в отдельные склянки и добавить разное (возрастающее) количество раствора кислоты или щелочи. Затем суспензию выдержать при периодическом или постоянном перемешивании до установления постоянного значения рН.

Для исследования можно использовать как обезвоженные, так и набухшие иониты. Иониты, хранившиеся в воде, перед взятием навески центрифугируют для удаления адгезионной жидкости.

Для измерения рН растворов можно использовать любой рН метр. В качестве измерительного применяют стеклянный, в качестве электрода сравнения - хлорсеребряный электрод. Для защиты реакционной ячейки с титруемой пробой, термокомпенсатором и электродами от диоксида углерода атмосферного воздуха через раствор постоянно продувают очищенный поглотителями аргон.

Для проверки правильности настройки прибора и оценки качества электродов полезно провести пробное титрование вещества с известной константой ионизации, например, раствора уксусной кислоты с величиной рК_а =4,75.

3.3. Подготовка ионитов к титрованию

Синтетические иониты - технические продукты, а не химически чистые вещества, поэтому в них могут содержаться металлы и другие примеси, попадающие в реакционную смесь при производстве ионитов вследствие коррозии и истирания деталей аппаратуры. Чтобы удалить эти примеси из ионита, его промывают растворами кислот. В состав ионитов входят наряду с нерастворимыми высокомолекулярными фракциями также и растворимые низкомолекулярные фракции, состоящие главным образом из невошедших в реакцию синтеза полимера веществ, имеющих низкую молекулярную массу. Низкомолекулярные вещества могут также образовываться как продукты деструкции при введении в ионит функциональных групп, например, при сульфировании, аминировании сополимеров.

Очисткой должны быть удалены все примеси кислотно-основного характера. Должно гарантироваться нахождение ионитов в моноионной форме: катионит в Н⁺ -, анионит - в ОН^- - форме. Чтобы в сильноосновном анионите не было примесей карбонатной формы, раствор щелочи не должен соприкасаться с воздухом. Воду для приготовления раствора щелочи нужно прокипятить и хранить в емкости с трубкой, заполненной натронной известью.

Все операции с анионитом, подготовленным таким образом, следует выполнять быстро.

При подготовке низкоосновных анионитов таких предосторожностей не требуется. Если Н⁺ - или ОН⁺ - формы ионитов содержат противоионы, связанные с фиксированными ионами ковалентной связью, то для ускорения определения рК рекомендуется использовать солевые формы, быстрее взаимодействующие с титрантом.

Надежность определения констант ионизации ионитов методом потенциометрического титрования зависит не только от тщательности очистки образца, но и от точности определения обменной емкости, момента достижения равновесия между твердой и жидкой фазами, правильности работы стеклянного электрода и др.

Неточности в определении полной обменной емкости ионита вносят систематическую ошибку в расчеты степени ионизации образца а, предопределяя неправильность значения рК, вычисленного по уравнению Гендерсона-Гассельбаха. Это обстоятельство весьма важно, как и необходимость достижения равновесия в системе ионит-раствор при каждом измерении рН.