ANORGANISCHE CHROMATOGRAPHIE UND ELEKTROPHORESE GASCHROMATOGRAPHISCHE METHODEN IN DER ANORGANISCHEN ANALYSE

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1 ANORGANISCHE CHROMATOGRAPHIE UND ELEKTROPHORESE VON M.LEDERER H.MICHL K.SCHLOGL A.SIEGEL PARIS WIEN WIEN WIEN MIT 73 TEXTABBILDUNGEN GASCHROMATOGRAPHISCHE METHODEN IN DER ANORGANISCHEN ANALYSE VON G. RAINZ WIEN MIT 33 TEXTABBILDUNGEN WIEN SPRINGER-VERLAG 1961

2 Anorganische Chromatographie und Elektrophorese. Von M. Lederer H. Michl Institut du Radium, Paris. Analytisches Institut der Universität Wien. K. Schlögl und A. Siegel Organisch-Chemisches Institut der Universität Wien. Mit 73 Textabbildungen. Inhaltsverzeichnis. I. Theoretische Grundlagen 6 1. Adsorptionschromatographie 6 2. Verteilungschromatographie 7 a) Der.ß^-Wert 8 b) Beeinflussung des R F -Wertes durch Komplexbildung 9 c) Abweichungen vom theoretisch zu erwartenden Verhalten 11 d) Trennungen unter Ungleichgewichtsbedingungen" 11 e) Schwanzbildung ( tailing") 12 f) Entwicklung unter kontinuierlich veränderten Bedingungen (Chromatographie mit Gradienten") 12 g) Die Kinetik der Lösungsmittelströmung 13 h) Entmischung der Lösungsmittel-Systeme 13 i) Die Temperaturabhängigkeit des Ä^-Wertes Ionenaustauschchromatographie 14 a) Ioneneigenschaften und Austauschgleichgewicht 15 b) Ionenaustausch-Papierchromatographie 15 c) Einfluß der Komplexbildung auf den Ionenaustausch 15 d) Ionenaustauschchromatographie unter kontinuierlich veränderten Bedingungen Papierelektrophorese 16 a) Elektroosmotische Strömung 17 b) Verlangsamung der Wanderungsgeschwindigkeit durch das Filtrierpapier 17 c) Dochteffekt 18 d) Schwanzbildung ( tailing") 19 e) Elektrophorese und Komplexbildung 20 Literatur 21 IL Arbeitsmethoden Adsorption 22 a) Säulenchromatographie 22 b) Dünnschichtchromatographie 24 c) Chromatographie auf mit Adsorbenzien imprägniertem Papier.. 24 Hdb. d. Mikromethoden, III. 1

3 2 M. LEDERER U. a. Inhaltsverzeichnis. 2. Ionenaustausch 25 a) Ionenaustauschharze 26 b) Ionenaustauschsäulen 26 c) Fraktionssammler 27 d) Nachweismethoden 28 e) Ionenaustauschpapiere Papierchromatographie 29 a) Papier 29 b) Auftragen der Substanzen auf dem Papier 30 c) Lösungsmittel 31 d) Technik der Entwicklung 31 <x) Aufsteigende Methode 31 ß) Absteigende Methode 32 y) Rundfilter- (oder Ring-) Chromatographie 33 <5) Verschiedene Papierformen 34 e) Mikromethoden 35 f) Präparative Methoden 36 TJ) Zweidimensionale Papierchromatographie. 37 &) Zweidimensionale Entwicklung mit nur einem Lösungsmittel 38 i) Zweidimensionale Entwicklung mit eindimensionaler" Apparatur 38 x) Kontinuierliche Papierchromatographie 39 e) Qualitative Nachweisverfahren (von Substanzen auf dem Papier) 39 a) Reaktionen mit Gasen 40 ß) Erhitzen des Papiers 40 y) Besprühen mit Reagenzien und Eintauchen in Lösungen <5) Instrumentalmethoden 42 e) Nachweis im UV-Licht 43 ) Messung der Radioaktivität auf dem Papier -,.. 43 rf) Messung der i?j,-werte 44 f) Quantitative Methoden 45 a) Messung der Fleckengröße 45 ß) Messung der Fleckenintensität 47 y) Radiochemische Verfahren 48 <5) Anwendung sonstiger quantitativer Nachweismethoden nach papierchromatographischer Trennung 48 e) Retentionsanalyse Papierelektrophorese 48 a) Apparaturen mit feuchter Kammer 49 <x) Die DuBEUM-Methode 49 ß) Apparatur nach WIELAND und FISCHER 49 b) Apparaturen mit festen Wärmeaustauschern 50 <x) Methode von CREMER und TISELIUS 50 ß) Methode von KUNKEL und TISELIUS 51 c) Hochvoltelektrophorese 52 <x) Apparat nach MICHL 53 ß) Apparat nach WERNER und WESTPHAL 53 d) Elektrophorese mit Gradienten 54 e) Ultramikromethoden 54 f) Kontinuierliche Methoden 54 g) Nachweismethoden 56 Literatur 56 III. Allgemeine Ergebnisse Adsorption 60 a) Kationen 60 b) Anionen Ionenaustausch 63 a) Kationen 63 b) Anionen Verteilung 65 a) Kationen 65 b) Trennungen von Metallkomplexen 74 c) Anionen 76

4 M. LEDEBEB U. a. Inhaltsverzeichnis Papierelektrophorese 76 a) Kationen 76 b) Anionen 78 Literatur 79 IV. Analysengänge für die qualitative anorganische Analyse mittels Chromatographie Adsorption Ionenaustausch Verteilung Papierelektrophorese 86 Literatur 86 V. Die Chromatographie der Radioisotopen 87 Literatur 89 VI. Alkalimetalle Adsorption lonenaustausch Verteilung Papierelektrophorese 94 Literatur 94 VII. Erdalkalimetalle Adsorption Ionenaustausch Verteilung Papierelektrophorese 99 Literatur 99 VIII. Scandium, Yttrium, Lanthan, seltene Erden und Actinium Adsorption Ionenaustausch 100 a) Allgemeines 100 a) ph-wert der Citratlösung 101 ß) Citratkonzentration 101 y) Die aufgetragene Substanzmenge 101 d) Die Elutionsgeschwindigkeit 101 E) Säulenlänge 101 t) Körnchengröße 101 t]) Temperatur 101, #) Veränderung der Elutionslösung Art des Komplexbildners 102 b) Trennungen von Actinium und Scandium 103 c) Ionenaustauschpapier Verteilung Papierelektrophorese 106 a) von Citratkomplexen 106 b) von Lactatkomplexen 107 Literatur 107 IX. Titan, Zirkonium, Hafnium Titan 109 a) Ionenaustausch 109 b) Verteilung Zirkonium und Hafnium 109 a) Adsorption 109 b) lonenaustausch 110 c) Verteilung 110 d) Elektrophorese 111 Literatur 111 l»

5 4 M. LEDBBBE u. a. Inhaltsverzeichnis. X. Fünfte Nebengruppe sowie Zirkonium Vanadium 111 a) Adsorption 111 b) Ionenaustausch 112 c) Verteilung 112 d) Papierelektrophorese Niob, Tantal, Protactinium und Zirkonium 112 a) Adsorption 112 b) Ionenaustausch 113 c) Verteilung 113 d) Papierelektrophorese 115 Literatur 116 XI. Chrom, Molybdän, Wolfram Chrom 117 a) Adsorption 117 b) Ionenaustausch 117 c) Verteilung 118 d) Papierelektrophorese Molybdän 118 a) Adsorption." 118 b) Ionenaustausch 119 c) Verteilung 119 d) Papierelektrophorese Wolfram 120 a) Adsorption 120 b) Ionenaustausch 120 c) Verteilung 120 d) Papierelektrophorese 120 Literatur 120 XII. Mangan, Technetium und Rhenium Adsorption Ionenaustausch Verteilung Papierelektrophorese 123 Literatur 123 XIII. Eisen, Kobalt und Nickel Adsorption Ionenaustausch Verteilung Papierelektrophorese Hexacyanoferrat(II) und Hexacyanoferrat(III) 128 a) Adsorption 128 b) Ionenaustausch 128 c) Verteilung 128 d) Papierelektrophorese 128 Literatur 129 XIV. Platinmetalle und Gold Allgemeines Adsorption Ionenaustausch Verteilung 131 a) Mit Alkoholen als Lösungsmittel b) Mit Ketonen als Lösungsmittel c) Trennung der Nitrato-Nitrosyl-Rutheniumkomplexe d) Bestimmung von Gold Papierelektrophorese 133 Literatur 133

6 M. LBDEKEB, U. a. Inhaltsverzeichnis. 5 XV. Silber, Blei und einwertiges Quecksilber Adsorption Ionenaustausch Verteilung Papierelektrophorese 135 Literatur 135 XVI. Zink Adsorption Ionenaustausch Verteilung Papierelektrophorese 137 Literatur 137 XVII. Kupfergruppe (Cu, Pb, Bi, Cd und Hg 2 +) Adsorption Ionenaustausch 138 a) Ionenaustauschpapiere Verteilung ' 139 a) Quantitative Bestimmung 140 b) Spezielle Trennungen Papierelektrophorese 141 Literatur 142 XVIII. Dritte Hauptgruppe (B, AI, Ga, In, Tl 3 +) Bor a) Adsorption b) Ionenaustausch 143 c) Verteilung 143 d) Papierelektrophorese Aluminium 144 a) Ionenaustausch 144 <x) Ionenaustauschpapier 144 b) Verteilung 144 c) Papierelektrophorese Gallium, Indium und Thallium 145 a) Adsorption 145 b) Ionenaustausch 145 c) Verteilung 145 d) Papierelektrophorese 146 Literatur 146 XIX. Kohlenstoff, Silicium und Germanium Kohlenstoff Silicium 147 a) Adsorption 147 b) Verteilung 147 c) Papierelektrophorese Germanium 147 a) Ionenaustausch 147 b) Verteilung 148 Literatur 148 XX. Die Zinngruppe (Sn, Sb, As) Adsorption Ionenaustausch Verteilung 149 a) Spezifische Trennungen Papierelektrophorese 150 Literatur 150 XXI. Stickstoff und Phosphor Stickstoffverbindungen 151 a) Ionenaustausch 151 b) Verteilung 151

7 6 M. LEDEBEB U. a. Theoretische Grundlagen. 2. Phosphorverbindungen 152 a) lonenaustausch 152 b) Verteilung 153 c) Papierelektrophorese 155 Literatur 161 XXII. Sechste Hauptgruppe (O, S, Se, Te, Po) Sauerstoff Schwefelverbindungen 162 a) Adsorption 162 b) Ionenaustausch 162 c) Verteilung 162 d) Papierelektrophorese Selen, Tellur und Polonium 163 a) Adsorption 163 b) Ionenaustausch 163 c) Verteilung 165 d) Papierelektrophorese 166 Literatur 166 XXIII. Halogene Adsorption Ionenaustausch Verteilung Papierelektrophorese 170 Literatur 170 XXIV. Thorium und Uran Adsorption Ionenaustausch Verteilung Papierelektrophorese 174 Literatur 174 XXV. Die Transurane Adsorption Ionenaustausch 176 a) Uran, Neptunium und Plutonium 176 «) Das Verhalten der sechs wertigen Ionen 176 ß) Die fünfwertigen Ionen 176 y) Das Verhalten der vierwertigen Ionen 176 ö) Die dreiwertigen Ionen 176 b) Die Transplutoniumelemente Verteilung 180 Literatur 180 Namenverzeichnis 211 Sachverzeichnis 218 I. Theoretische Grundlagen. 1. Adsorptionschromatographie. In den letzten Jahren wurden zahlreiche Untersuchungen mit dem Ziel durchgeführt, die der anorganischen Adsorptionschromatographie zugrunde liegenden Vorgänge aufzuklären. Bei einer Anzahl dieser Arbeiten (z. B. 34, 35, 36, 83, 92) wurden die Adsorptionsgleichgewichte zwischen wäßrigen Lösungen und Aluminiumoxyd studiert. Hierbei konnte festgestellt werden, daß sich beim Kontakt wäßriger Lösungen mit Aluminiumoxyd das Wasser in Form von Hydroxylionen und Wasserstoffionen an die Oberfläche dieses Adsorbens anlagert. Die so angelagerten Ionen können zu einer Säure-Basen-Reaktion mit den Metallkationen der wäßrigen