MONOGRAFIA Praktyczna chromatografia jonowa

4.3.6 Doświadczenie 13 – Oznaczanie zanieczyszczeń w boranach – chlorki i siarczany w roztworach
boraksu
Boraks (czteroboran disodowy, Na2B4O7*10H2O, Na2[B4O5(OH)4*8H2O) ma następującą budowę:
Rys. 31. „Boraks” (czteroboran disodowy,
Na2B4O7*10H2O, Na2[B4O5(OH)4*8H2O)
Podczas stapiania boraks może rozpuścić wiele tlenków metali z utworzeniem charakterystycznych barw.
Te „perły boraksowe” są dobrze znane w praktycznej chemii nieorganicznej. Boraks jest także stosowany
podczas produkcji szkła, glazury na ceramice, porcelany oraz jako topnik w lutowaniu. W temperaturze
100 °C boraks traci 5 cząsteczek wody i staje się pięciowodnym „boraksem jubilerskim”. Jeśli dodamy do
niego topnik lutowniczy wtedy zanieczyszczenia powierzchniowe – głównie warstewki tlenków – są
zniszczone. Mogą one także wpłynąć na tworzenie stopu pomiędzy lutem (stop srebra, miedzi i cyny) oraz
materiałem podstawowym.
Roztwory czteroboranu sodu (boraksu) są stosowane jako absorbery neutronów w obwodach
wewnętrznego chłodzenia w elektrowniach jądrowych. Czystość materiału jest szczególnie ważna,
ponieważ ślady chlorków i siarczanów powodują korozję rur, której trzeba unikać wszelkimi sposobami.
Kwas borowy, H3BO3 lub B(OH)3 jest bardzo słabym kwasem jednozasadowym, którego wartość pKA=9,25
odpowiada w przybliżeniu tej stałej dla HCN. Kwas borowy nie jest donorem H + (definicja kwasów
Brönsteda) lecz raczej akceptorem OH - (definicja kwasów Lewisa).
Chromatografia jonowa bez supresji chemicznej wykorzystuje kwaśny eluent o pH=4,1 dla oznaczenia
zanieczyszczeń w boranie. Przy tym pH boran jest obecny prawie całkowicie jako kwas borowy. W
przeciwieństwie do ujemnie naładowanych anionów, kwas borowy nie oddziałuje z fazą stacjonarną
kolumny rozdzielającej. Oznacza to, że jest wymywany w martwej objętości.
Jednakże, zamiast tego, z supresją chemiczną stosowany jest słabo zasadowy eluent
węglanowo/wodorowęglanowy. Chociaż obecnie możliwe jest rozdzielenie boranu jako anionu, to nie jest
możliwe jego wykrycie. Przyczynę tego można znaleźć w supresorze, który wymienia wszystkie jony Na +
na jony H + . W wyniku tworzy się słaby kwas borowy.
Duża ilość kwasu borowego zakłóca chromatogram, powodując prawie niemożliwym oznaczanie anionów.
Eliminacja matrycy jest najlepszą spsobem rozwiązania tego problemu.
W elektrowniach często muszą być oznaczone ślady anionów w próbkach wody zawierających od 2 do 4%
kwasu borowego. W tych przypadkach stosuje się technikę eliminacji matrycy ze wstępnym zatężaniem
próby (patrz chromatogram 37).
Cel doświadczenia
• Mocne i słabe kwasy
• Porównanie pomiarów z supresją elektroniczną i chemiczną
• Przygotowanie próbki
• Wstępne zatężanie próbki i eliminacja matrycy
Praktyczna Chromatografia Jonowa 107