To tylko jedna z 7 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Ćwiczenie nr 27 Jonity I. Wstęp teoretyczny Wymieniacze jonowe (jonity) są praktycznie nierozpuszczalnymi w wodzie substancjami stałymi, wykazującymi zdolność do wymiany jonów znajdujących się w roztworze na jony związane w ich masie. W zależności od rodzaju posiadanej grupy jonogennej jonity można podzielić na:
kationity - zdolne do wymiany kationów (H + i jony metali), zawierające grupy o charakterze anionowym, np.: [R-SO 3 ] - H + ; [R-COO] - H + ; [Ar-O] - H + ; [Ar-S] - H + anionity - wymieniające kationy i posiadające grupy funkcyjne o charakterze kationu jak: [-NH 3 ] + OH - ; [=NH 2 ] + OH - ; [=NH-] + OH - ; [=N=] + OH - .
amfolity (jonity amfoteryczne) - zawierające zarówno grupy kationowe jak i anionowe (rodzaj wymienianych jonów zależy od pH roztworu).
Ze względu na strukturę szkieletu wymieniacza wyróżnia się:
jonity nieorganiczne (np. gliny, zeolity, syntetyczne glinokrzemiany), czyli substancje o charakterze polielektrolitów (grupami jonogennymi są jony sieci krystalicznej). Tego typu jonity stosuje się podczas przeprowadzania wymiany jonowej w wysokich temperaturach, gdyż pomimo małej zdolności wymiennej mają one dużą trwałość, a także do rozdzielania jonów większych od mniejszych (sita jonowe).
jonity organiczne - najczęściej używane są syntetyczne żywice kondensacyjne lub usieciowane polimery z wbudowanymi grupami jonogennymi, które otrzymuje się w reakcji polikondensacji lub polimeryzacji wyjściowych monomerów wielofunkcyjnych np.:
lub:
Dużą zaletą syntetycznych jonitów organicznych jest możliwość nadania im odpowiedniej struktury (najlepiej takiej, by w głąb ziarna mógł swobodnie przenikać roztwór) oraz specyficznych właściwości poprzez wprowadzenie grup o charakterze kompleksotwórczym, redoksowym, katalitycznym, czy też wykazujących duże powinowactwo do określonych rodzajów jonów. Poza tym jonity te wykazują dobrą wytrzymałość mechaniczną, odporność chemiczną i termiczną, a także znaczną zdolność wymienną. Podstawowe warunki, jakie stawia się wymieniaczom jonowym są następujące:
określona masa wymieniacza powinna być zdolna do wiązania jak największej liczby jonów, tzn. jego pojemność powinna być dostatecznie duża
proces wymiany jonów powinien przebiegać dość szybko, co zależy od szybkości dyfuzji jonów przez warstwę jonitu wymieniacz nie może rozpuszczać się w roztworze, w którym przeprowadzana jest wymiana jonowa
W przypadku, gdy jonit styka się z roztworem elektrolitu jednocześnie może zachodzić wymiana jonowa między jonitem, a roztworem (zależna od grup funkcyjnych wymieniacza), jak i rozdział jonów pomiędzy dwie fazy, z ustaleniem się stanu równowagi (równowaga Donnana). Proces wymiany jest dosyć złożony, ale można wyróżnić następujące, odwracalne jego etapy:
(…)
… czynnej:
R-SO3H + Na+(j) = R-SO3Na + H+(j) R4N-OH + Cl-(j) = R4N-Cl + OH-(j) dyfuzję wymienionego jonu poprzez powierzchnię wymieniacza do roztworu:
H+(j) = H+(aq) OH-(j) = OH-(aq) Przebieg procesu wymiany jonowej zależy przede wszystkim od jego warunków, budowy jonitu, rodzaju i wartościowości wymienianych jonów. Ponieważ podczas wymiany ustala się stan równowagi, więc zmiana stężenia jonów pozwala…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)