|
|
Оглавление4. Потенциометрическое титрование 5. Электрическая проводимость и ее использование для анализа растворов электролитов 6. Кондуктометрическое титрование 7. Поверхностные явления и адсорбция 9. Криоскопия. Температуры замерзания растворов 10. Кинетика химических реакций в растворах 11. Коллоидные системы, их образование и свойства 12. Коагуляция лиофобных и лиофильных коллоидных растворов 13. Оптические свойства коллоидных систем Основные правила работы в лабораторном практикуме Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгу8. Ионный обмен. ИонитыИонный обмен — это обратимая химическая реакция обмена ионами между адсорбентом (твердым веществом — ионитом) и раствором электролита. Процесс ионного обмена происходит в соответствии со следующими уравнениями: ВНтв. + МеАnр-р → ВМетв. + НАnр-р (8.1) или ВОНтв. + МеАnр-р → ВАnтв. + МеОНр-р, (8.2) где ВН и ВОН — твердые вещества (иониты) соответственно кислотной и основной природы, МеАn — свободная соль, ВМе — новая соль и НАn — новая кислота. В результате протекания реакции (8.1) концентрация катионов водорода [H+] увеливается и раствор подкисляется (рН < 7). В ходе реакции (8.2), наоборот, концентрация [H+] в растворе уменьшается, но увеличивается концентрация [OH–], и раствор становится более щелочным (рН > 7). В соответствии с законом действующих масс для кислотной формы ионита можно записать уравнение для константы равновесия реакции ионного обмена: К = [H+]р-р[Me+]тв. /[Me+]р-р[H+]тв.. Аналогичное уравнение можно записать для щелочной формы ионита: К = [An–]тв.[ОH –]р-р /[An–]р-р[OH–]тв.. Знание константы равновесия ионного обмена необходимо для того, чтобы узнать, в какую сторону смещается равновесие реакции ионного обмена. В природе мы часто встречаемся с ионитами природного происхождения: древесина, целлюлоза, хлопковые и льняные волокна, цеолиты, глины, торф, органическое вещество почвы. Иониты бывают с волокнистой структурой — некоторые цеолиты (натролит, эдингтонит, сколецит, томсонит), глинный минерал аттапульгит (палыгорскит). Различают также аморфные иониты: аморфные алюмосиликаты (пермутиты), силикагель, стекла. Среди глинных минералов широко распространены вермикулит и вермикулитоподобные минералы почв, которые обладают высокой селективностью к ионам К+, NH4+, Rb+ и Cs+. К синтетическим ионитам относятся ионообменные пластмассы (смолы), которые делятся на две группы: катиониты и аниониты. Катиониты обменивают свои катионы на катионы солей жидкой фазы, а аниониты — на соответстующие анионы. Катиониты содержат в своем составе активные группы: SО3H– и СН2SO3H–, фенольные группы, ОН–, карбоксильные –СООН, остаток кремниевой кислоты –SiOOH и др. Аниониты содержат группы: –NH2, — NH–, — N≡. Каркас катионита имеет отрицательный заряд, а каркас анионита — положительный заряд. Для количественной характеристики ионитов используют емкость обмена, которая характеризует суммарное количество противоионов (в эквивалентах), приходящееся на единицу массы сухого ионита. Максимальная емкость обмена теоретически должна точно соответствовать числу функциональных групп в ионите, способных к ионному обмену, однако на практике это не достигается из-за наличия стерических и кинетических факторов (размеры иона, высокая степень сшивки, малый диаметр пор и т. д.). Экспериментально емкость обмена определяют, обрабатывая ионит раствором электролита избыточной концентрации с последующей отмывкой избыточного количества электролита растворителями. Почвы, глины и грунты характеризуются меньшей емкостью обмена, по сравнению с синтетическими ионитами. Как правило, для сильнокислотных и сильноосновных ионитов емкость практически не зависит от природы, концентрации и рН насыщающего раствора (рис. 26). Рис. 26. Зависимость емкости обмена некоторых катионитов от рН: 1 — монофункциональный катионит с сильнокислотными сульфогруппами; Более сложно протекает ионный обмен на слабокислотных и слабоосновных ионитах. Для них емкость обмена от кислотности раствора (рН), общей концентрации и природы противоионов в растворе, что связано в первую очередь с изменением степени диссоциации функциональных групп (рис. 26, кривая 2). У природных ионитов в сильнокислой и сильнощелочной среде происходит частичное разложение алюмосиликатной основы, что влияет на показатели измерений емкости. Для природных ионитов емкость характеризуют величиной при определенном значении рН (например, для почв рН = 6,4 или рН = 7). Внимание! Авторские права на книгу "Физическая и коллоидная химия. Лабораторный практикум. Учебное пособие" (Под ред. Белопухова С.Л.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||
