Ионный обмен

Процесс обмена ионов, находящихся в твердой фазе с ионами раствора, называется ионным обменом. Твердое ве­щество при этом не растворяется в растворе. Это либо природные вещества, например, цеолиты и сложные алюмосиликаты щелочных или щелочно-земельных металлов М общей формулы М_ХО •, либо синтетические вещества. Синтетические вещества — это полимерные материалы, содержащие функциональные группы, например SO₃H, NH₃OH, при диссоциации которых в раствор посту­пают ионы одного знака, а на твердом веществе остаются заряды другого знака. Ионы, перешедшие в раствор, притягиваются к по­верхности твердого тела электростатическими силами его заряжен­ных частиц. Эти ионы могут замещаться другими ионами того же знака заряда. Вещества, которые способны обменивать свои ионы на катионы раствора, называются катионообменниками (катионитами), а на анионы раствора -анионообменниками (анионитами).

Равновесие катионного обмена можно записать в виде

,

где И — ионит;

р-р — раствор.

В данном случае катионит находился в форме Н-катионита, а по­сле обмена превратился в Na-катионит, в раствор перешел ион водо­рода. Ионный обмен происходит в соответствии с законом эквива­лентов, т. е. моль эквивалентов одних ионов обменивается с молем эквивалентов других ионов. При введении в раствор кислоты равно­весие ионного обмена сместится влево и произойдет регенерация катионита, который снова перейдет в Н-форму.

Равновесие анионного обмена можно представить следующим уравнением:

,

В данном случае анионит в ОН-форме в результате ионного обме­на переходит в хлоридную форму, а в раствор поступают гидроксид-ионы. При введении в воду щелочи равновесие смещается влево, и анионит регенерируется, превращаясь снова в ОН-форму.

Ионный обмен широко используется для удаления из природных и сточных вод тех или иных ионов или солей.

Итак, в растворах электролитов устанавливается равновесие, ко­торое может смещаться в сторону образования малорастворимых твердых или газообразных веществ, слабых электролитов, в том чис­ле комплексов, а также ионов, закрепленных на ионитах.

Дата добавления: 2014-01-04