|
Иониты. Основы ионного обмена - Гельферих Ф.Скачать (прямая ссылка):  При адсорбции электролитов действуют электростатические силы. Стремление противоионов выйти из ионита, обусловленное разностью концентраций между ионитом и раствором, приводит к возникновению разности потенциалов между ионитом и раствором — так называемому доннановскому потенциалу. Доннановский потенциал почти полностью предотвращает проникновение коионов, а значит, и электролита в ионит. Поэтому в разбавленных растворах на ионите с высокой емкостью адсорбция электролита значительно меньше адсорбции неэлектролита. Важнейшими факторами, от которых это зависит, являются емкость и степень поперечной связанности ионита, концентрация раствора, а также величина заряда противоионов и коионов. В равновесии с раствором, в котором находится два сорта способных к обмену ионов, ионит также содержит оба сорта противоионов. Такое состояние называется ионообменным равновесием. Относительные количества противоионов обоих сортов в ионите обычно не равны этим количествам в растворе: ионит предпочтительно поглощает один противоион по сравнению с другими. Эта селективность может быть обусловлена разными физическими причинами. Прежде всего доннановский потенциал, как чисто электростатическое явление, способствует предпочтительному поглощению противоионов с большей величиной заряда (в первую очередь для разбавленных растворов и ионитов с большой емкостью). Противоионы, имеющие в сольватированном состоянии малый размер, 5.8. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ 227 как правило, вызывают меньшее расширение матрицы и поэтому поглощаются предпочтительно, Одновременно размеры ячеек матрицы или соответственно кристаллической решетки ограничивают размеры противоионов, которые могут поглощаться ионитом. Важную роль в селективности играют силы специфического взаимодействия между противоионами и фиксированными ионами (образование ионных пар и слабодиссоцииро-ванных соединений) или между противоионами и матрицей: ионит предпочтительно поглощает ионы, которые сильнее связываются с фиксированными ионами или матрицей. На этом явлении основана селективность ионитов, специфических для противоионов определенного сорта. Наконец, положение равновесия может изменяться при добавлении в раствор комплексо-образователей: ионит предпочтительнее поглощает противоионы, которые с комплексообразователем либо вообще не образуют комплексов, либо образуют нестойкие комплексы; соответственно сильнее поглощаются коионы, образующие в растворе наиболее прочные комплексы с противоионами. На этих явлениях основаны многие методы хроматографического разделения. Поглощению одного типа противоионов способствует также удаление других противоионов вследствие образования труднорастворимого осадка; однако этот процесс мало применяется на практике. Минеральные иониты, обладающие упорядоченной пространственной сетчатой структурой, обладают особыми свойствами. Здесь благодаря регулярной и достаточно жесткой решетке сильнее выражено влияние специфических пространственных факторов. Кроме того, ионный обмен в некоторых случаях сопровождается скачкообразным изменением структуры кристаллической решетки. Это изменение не проходит беспрепятственно — факт, который находит выражение в явлениях гистерезиса при обмене. В системах, включающих способные к обмену противоионы более чем двух сортов, действуют в основном те же закономерности. Ионит может растворять труднорастворимые вещества, которые хотя бы в ничтожной степени способны к диссоциации. Ионит удаляет ионы одного сорта из раствора. В соответствии с произведением растворимости количество ионов в растворе восстанавливается за счет диссоциации твердой фазы. Количество ионита, необходимое для полного растворения осадка, тем больше, чем меньше растворимость твердой фазы, объем раствора и селективность ионита к противоионам, поставляемым твердой фазой. Образование слабодиссоциированных соединений между коионами, выходящими из твердой фазы, и противоионами ионита так же, как образование растворимых комплексов между осадком и коионами, способствует растворению. Можно достигнуть цели,со значительно меньшими количествами ионита, если добавлять одновременно катионит и анионит, насыщенные соответственно ионами Н+ и ОН", которые удаляют из раствора как катионы, так и анионы твердой фазы. Равновесие между ионитом и раствором можно описать методами строгой термодинамики. Такое описание является точным, но приводит к минимальному числу выводов, необходимых для практики, например, при выяснении свойств неизвестной системы. Введение модельных представлений позволяет лучше разобраться в физических причинах процесса ионного обмена. Однако полученные при этом выводы не являются общими. Необходимо считаться с ограниченностью применения таких представлений по сравнению с выводами, полученными с помощью строгой термодинамики,, которые имеют общее значение. Само собой разумеется, что в закономерностях, выведенных на основе модельных представлений, отражается: влияние лишь тех свойств, которыми обладает модель. Было предложено, большое количество таких моделей, которые частично объясняли наблю-
Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены. |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
