金属イオンをつかまえる-イオン交換体を使った実験教材の開発

捕获金属离子-利用离子交换剂开发实验教材

基本信息

批准号：
01580269
负责人：
荻野和子
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1989
资助国家：
日本
起止时间：
1989 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

報告書は、セルロ-スイオン交換体であるSP-及びQAE-セファデックスの非常に小さいクロマトグラフィ-用カラムを使うことにより、簡単に短時間(5分程度)でイオン交換クロマトグラフィ-を行う方法を考案した。本研究では、このカラムおよび類似の方法を使った次の教材を開発した。また、いくつかの中、高校の教員有志の協力を得て、これらの教材を授業あるいはクラブ活動において実施し、マニュアルを改善した。1.イオン交換カラムクロマトグラフィ-を用いたイオン概念の学習のための実験教材:セファデックスは無色なので、着色したイオンの吸着、溶離が明瞭に観察できる。また、体積もイオンの価数に依存する。これらのことを利用して、種々のイオンの電荷(正負、その価数)を示すことができ、イオン性化合物とその電離についての概念を生徒に与えることができる教材を開発した。2.金属イオンおよび金属錯体の性質を視覚的にとらえる実験教材の開発:銅、コバルトなどの遷移金属イオンのセファデックスへの吸着と溶離、その上でのアンミン、EDTA錯体の生成、分解などの反応を行い、これらの錯体の色、電荷や安定性、錯体生成反応に対するpHの効果などを示すことができた。また、金属イオンの混合物を分離し、クロマトグラフィ-の原理を理解させる教材を開発した。3.キレ-ト樹脂を用いた金属イオンの吸着と溶離:キレ-ト樹脂は、先端技術に不可欠な貴金属や希少金属(レアメタル)の単離、粗製あるいはリサイクルによる資源の有効活用や廃液からの金属の除去などに利用されている。キレ-ト樹脂により、コバルト、ニッケルなどの金属イオンの分離を行い、樹脂の選択性、金属の性質の多様性等を示す教材を開発した。

该报告设计了一种方法，通过使用由纤维素离子交换剂 SP- 和 QAE-Sephadex 制成的非常小的色谱柱，可以在短时间内（约 5 分钟）轻松地进行离子交换色谱。在本研究中，我们利用该专栏和类似的方法开发了以下教材。此外，在多所初高中志愿者教师的配合下，这些教材被用于课堂和社团活动中，并对手册进行了完善。 1、离子交换柱层析学习离子概念的实验材料：Sephadex无色，因此可以清楚地观察有色离子的吸附和洗脱情况。此外，体积还取决于离子的价态。利用这些事实，我们开发了可以显示各种离子的电荷（正负及其化合价）的教材，可以让学生了解离子化合物及其电离的概念。 2.开发直观捕捉金属离子和金属络合物性质的实验材料：铜和钴等过渡金属离子在Sephadex上的吸附和洗脱，以及氨和EDTA络合物在其上的形成和分解。这些复合物的颜色、电荷和稳定性，以及 pH 对复合物形成反应的影响。我们还开发了教材，帮助学生了解分离金属离子混合物的色谱原理。 3.利用螯合树脂吸附和洗脱金属离子：螯合树脂用于分离先进技术所必需的贵金属和稀有金属（稀有金属），并通过粗制或回收有效利用资源，并将其从它用于去除金属。我们使用螯合树脂分离钴、镍等金属离子，并开发了展示树脂选择性和金属性质多样性的教材。