Adsorbția de electroliți - studopediya

În soluții de electroliți puternici solute într-o stare complet ionizat. Prin urmare, are un număr de caracteristici de adsorbție: numai ionii sunt adsorbite pe polare și, practic, nu se adsorb pe adsorbanți nepolari. În acest caz, o contribuție decisivă pentru a face interacțiunea electrostatică de adsorbție.

Există două tipuri principale de adsorbție de electroliți puternici: alegerea și schimbul. In ambele cazuri, procesul dă naștere stratului dublu electric la suprafața interfază a solidului - soluție.

a) adsorbție selectivă. O caracteristică a acestui proces este adsorbția cation și anion inegalității. Aproape întotdeauna unul dintre ionii adsorbit selectiv (selectiv). Acest lucru este de o mare importanță practică. Prin selectarea adsorbanții dorite pot fi extrase din amestecuri complexe de substanțe este strict definite.

Adsorbția ionilor de pe suprafața solidă se supune Paneth-Fajans pe care adsorbit în mod avantajos din soluții ale ionilor absorbanți care pot forma cu rețeaua cristalină a ionilor de semn opus adsorbant compun moderație construirea adăugări rețea cristalină.

Imaginați-vă că o soluție de iodură de potasiu (KJ) cristale de iodură de argint realizate insolubil în apă (AGJ). Pe cristalele AGJ de suprafață aranjate într-o anumită ordine și ionii Ag + J - (. Figura 2.12). După amestecarea soluției adsorbant și adsorbatul ionilor de iodură care formează ioni de argint cristal cu zăbrele compus slab solubil va fi adsorbit pe suprafața de cristal, cristal care prezintă un exces de sarcini negative. ionii de potasiu nu sunt adsorbite la suprafață, deoarece acestea tind să nu formarea ionilor de iodură de grilajului compusului greu solubil (solubilitate ridicată KJ constantă), dar sub influența atracției electrostatice, acestea vor fi aproape de suprafață. Ca rezultat, ionii de iodură sorbită ionii de suprafață și de potasiu conținute în faza lichidă, formează un strat dublu electric (fig. 2.12, a).

În cazul în care cristalele iodura de argint sunt în contact cu o soluție AgNO3. pe cristal suprafață va adsorbi ioni Ag +. formând ioni J - compuși slab solubili și NO3 ionii - va rămâne în faza lichidă (figura 2.12, b.).

Factorul major care contribuie la specificitatea de adsorbție de electroliți puternici, suprafața de încărcare este un semn al unui adsorbant polar: site-uri încărcate pozitiv de pe suprafața sunt anioni adsorbite din soluția pe incarcate negativ - cationilor.

Creșterea încărcăturii ionice crește proprietățile de adsorbție și ioni cu sarcină multiplă sunt adsorbiți mai bine decât o singură lovitură. Pentru aceeași șarjă de ioni asupra adsorbției afectează masa și raza lor. Odată cu creșterea masei atomice și raza de adsorbție a ionilor crește. Motivul este că ionii mai mari raza puternic polarizate și a atras la suprafața polară a adsorbantului. Mai mult, hidratarea scade cu creșterea razei de ioni și un înveliș subțire hidratat într-o mai mică măsură, inhibă absorbția. Cationi și anioni de aceeași sarcină poate fi poziționată într-un așa-numit seria liotronye (seria Hofmeister) în ordinea afinității lor descrescătoare pentru apă (fiecare ion ulterior hidratat mai rău decât cea anterioară):

Pentru cationi cu sarcină dublă seria liotropic este după cum urmează:

încărcat în anioni Izolat următoarea ordine:

b) schimb de adsorbție. Termenul se referă la procesul de înlocuire echivalent schimb adsorbție într-o altă adsorbant ion când un ion mai puternic dislocă mai slab (fig. 2.13). Atunci când concurența pentru locurile de adsorbție pe adsorbant, în final va fi ambii ioni în cantități proporționale cu capacitatea lor de sorbție. Concurente ion poate influența schimbările proporțional cu adsorbția ionilor, adică un ion poate promova absorbția celuilalt (efect sinergetic), sau unul dintre ele împiedică acumularea de a doua (fenomenul antagonism).

Schimbul de ioni - proces de echilibru reversibil, al cărui direcție este determinată în principal de concentrația de schimb ionic Du-. Procedeul se realizează în mod continuu, din cauza mișcării termice. In acest schimb de ioni ca o singură specie (de exemplu, K + pentru K +) și de natură diferită, dar cu același semn de încărcare. Adsorbția schimb specific și depinde în mare măsură de natura fazei solide și electrolit adsorbit.

O varietate de adsorbție schimb de schimb ionic este adsorbție. Esența ei este că în adsorbantul ca matrice, se leagă chimic grupările ionice capabile de disociere și de schimb ionic său pe o soluție de ioni încărcați ca, cu afinitate mare pentru adsorbant.

Adsorbanți capabile ionilor termoechangabile, numite schimbătorii de ioni sau schimbătorii de ioni. De obicei, acestea sunt compuși naturali sau sintetici de natură anorganică sau organică. Schimbătoarele de ioni anorganici au o structură cristalină în care grilele conține ioni schimbabili. Acestea includ silicați de aluminiu, hidroxizi de aluminiu, fier, titan, silicagel, celuloză, și multe altele. schimbători de ioni organici au o structură spațială compusă din lanțuri polimerice reticulate (Figura 2.14.), care este atașată covalent grupări R atom, care transportă un rezultat pozitiv (+) sau negativ (-) taxele (ionii fixe ale grupelor ionice). Aceste taxe sunt compensate prin contra-ionice grupe: H + sau OH -. in care H + și OH - cationi schimbabili și anioni. Mutarea liber în contraioni medii asociate cu grupări încărcate electrostatic R pot fi substituite în ioni disponibile stoichiometric într-o soluție cu un potențial chimic mare. Ca urmare a schimbului de ioni este stocat ca neutralitatea electrică a schimbătorului de ioni și soluția.

Grupurile ionice sunt utilizate ca reziduurile de cărbune, acid sulfuric, acid fosforic, amoniu sau grup de sulfo de baze, amino diferite grade de substituție, precum și baze de piridină. În funcție de natura lor, schimbători de ioni sunt împărțite în cationi și anioni schimbătoarelor.

Cation - este absorbanți în care baza naturală sau polimerică - matrice legată covalent la o grupare ionică acidă: carboxil, fosfat sau sulfat. cationi de schimb de cationi poate fi fie în H + forma p, adică conțin ioni de hidrogen schimbabili sau sare cu un cation metalic. reacția Ionic poate fi exprimată prin următoarea ecuație:

în care: - SO3H - grupare ionică;

- H + și K + - grupare ionică contra-;

- R - matrice naturale sau organice.

Anioni - este absorbanți în care matricea de schimbător de ioni este legat covalent la grupările neionogene de bază: compuși cuaternari de amoniu, amine substituite, piridină. anioni schimbătoare de anioni (OH - Cl - CO3 2-, etc ...) Pentru alți ioni conform schemei:

rășini obținute, în care proprietățile de schimb ale adsorbanți combinate cu adsorbție selectivă în ultimii ani. Aceasta se realizează prin legarea grupărilor ionice încărcate pozitiv sau negativ cu matrici (cristale), caracterizate prin adsorbție selectivă covalente. Acestea includ toyoperly.

Principalele avantaje ale schimbătorilor de ioni ca adsorbanți sunt capacitatea de schimb de mare, rezistența chimică și rezistența mecanică, o varietate de proprietăți acide, posibilitatea regenerării repetate. Utilizarea lor în industrie este purificată din soluțiile de electroliți impurități, emit metale rare, se obține demineralizat complet apă distilată la nu puritate inferioară, sunt utilizați drept catalizatori în reacțiile de esterificare, hidratare și deshidratare. In schimbători de ioni la scară pilot utilizate pentru prepararea vitaminelor purificate, enzime, hormoni, alcaloizi, alți compuși biologic activi. În medicină - pentru conservarea sângelui, pentru tubeless determina aciditatea sucului gastric, detoxifiere în cazurile de otrăvire de electroliți toxice.

rășini schimbătoare de anioni sunt folosite ca antiacide (adică scăderea acidității gastrice) mijloace pentru prevenirea acidozei și altele. În acest din urmă caz, ele sunt utilizate pentru schimbul de adsorbție de hidrogen, astfel încât ionii de hidrogen sunt înlocuiți cu cationi metalici anterior. schimbători de cationi sunt folosite în prevenirea și tratamentul edemului asociat cu decompensare cardiacă.

Proprietățile schimbători de ioni au un țesut de plante și animale. Parametrii lor cationice sunt determinate de prezența grupărilor carboxil și fosfat; capacitatea de a furniza anioni de schimb grupe amino ale proteinelor.