Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АрхитектураБиологияГеографияДругоеИностранные языки
ИнформатикаИсторияКультураЛитератураМатематика
МедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогика
ПолитикаПравоПрограммированиеПсихологияРелигия
СоциологияСпортСтроительствоФизикаФилософия
ФинансыХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника

Адсорбция электролитов

Глава 3 | Типы проводников электрического тока. | Виды электрической проводимости | ЇХ ВИНИКНЕННЯ. | Класифікація електродів. | Окисно-відновні електроди | Йонселективні електроди | И неподвижных границах деления фаз. | Самопроизвольные процессы на границе деления фаз. | Строение биологических мембран |


Читайте также:
  1. Адсорбция на границе деления твердое тело – раствор.
  2. Влияние электролитов на устойчивость золей. Порог коагуляции. Правило Шульца-Гарди
  3. Коагуляции золей смесями электролитов
  4. Растворы сильных электролитов
  5. Растворы слабых электролитов
  6. Способность частиц дисперсной фазы коагулировать под влиянием внешних факторов, например, при добавлении электролитов, изменении температуры.

 

Адсорбция электролитов твердыми адсорбентами представляет особый интерес через ту роль, которую она играет во многих естественных и искусственно осуществляемых процессах. Важно отметить, что явление адсорбции электролитов лежит в основе таких процессов, как поглощение питательных веществ почвой, поступление минеральных веществ из почвы в клетки растительных организмов, химическая мелиорация почв и др. Адсорбция электролитов из растворов играет важную роль во многих явлениях. Что наблюдаются в коллоидных системах.

Сильные электролиты в водных растворах находятся в виде ионов, поэтому их адсорбцию из растворов называют ионной.

Ионная адсорбция – это химическое взаимодействие между ионами растворенного вещества и твердой поверхностью адсорбента. Но образованного новой химической связи недостаточно для того, чтобы оторвать поверхностные атомы адсорбента. Поэтому связь нового соединения с твердым сорбентом сохраняется.

Адсорбция ионов происходит двумя основными механизмами:

выборочная адсорбция ионов на кристаллах;

эквивалентная или ионообменная адсорбция.

Выборочная адсорбция определяется процессом адсорбции катионов или анионов и упорядочивается правилами выборочной адсорбции, сформулированными Панетом и Фаянсом.

Первое правило. Кристаллическую решетку адсорбента достраивают ионы, которые входят в ее состав, изоморфные с ее ионами или те, что образовывают с ними малорастворимые соединения.

Второе правило. На твердой поверхности адсорбента адсорбируются только те ионы, знак заряда которых противоположный знаку заряда поверхности адсорбента.

Согласно правилам Панета - Фаянса, для осуществления выборочной адсорбции адсорбент должен быть малорастворимым соединением и иметь кристаллическое строение, а раствор - излишек именно тех ионов, из которых составляется решетка.

Например, согласно реакции

AgNO + KI = AgI↓ + KNO3,

где КI взятый в излишке, получим малорастворимое соединение - AgI которое имеет кристаллическое строение.

На поверхности кристаллической решетки иодида серебра в определенной последовательности расположенные ионы Ag+ и І-, что делает ее электронейтральной. Но кристаллы Ag достраивают ионы, которые образовывают с ними малорастворимое соединение, т.е. ионы І-. При этом, кроме электростатических сил привлечения, действуют химические силы. Ионы І- крепко адсорбируются, входят в кристаллическую решетку адсорбента и придают ей отрицательный заряд.

Под действием отрицательного заряда поверхности решетки, вследствие электростатического притяжения, в пласте жидкости возле отрицательно заряженной поверхности находятся ионы Калия. На границе твердое тело – раствор возникает разность потенциалов – образовывается двойной электрический слой (ДЭС). Иони, которые достраивают кристаллическую решетку адсорбента и входят в ее состав, образовывая внутреннюю часть ДЭС, называют потенциально-определяющими, а ионы, расположенные в жидкости возле твердой поверхности адсорбента (противоионы), образовывают его внешнюю часть.

Природа ионов значительно влияет на их возможность к адсорбции. Последняя зависит вот радиуса иона, степени его гидратации и валентности.

Ионообменная адсорбция – это процесс обмена ионов внешней части ДЭС на ионы того же знака из раствора. При этом твердая фаза адсорбента поглощает из раствора катионы или анионы, а вместо их отдает в раствор эквивалентное количество вторых ионов того же знака. Адсорбенты, на которых происходит процесс эквивалентного обмена ионов, называют ионитами (ионообменниками).

С обменом ионов связано большинство процессов в живых системах. Кровь как одну из важнейших соединительных тканей организма можно рассматривать как раствор электролитов. Ионообменные свойства имеют структурные элементы клеток: ядра, митохондрии, мембраны, микросомы и т.п.. Т.е., можно считать, что организмы построены из ионитов. Простейший ионный обмен осуществляется также в действии ферментов и биологических мембран.

Свойства ионитов имеют ткани растений и животные. Их катионообменные свойства определяются присутствием карбоксильных и фосфатных групп, а способность обмениваться анионами - аминогруппами белков.

Итак, ионообменная адсорбция – это процесс обмена ионов, который происходит между адсорбентом и адсорбатом в точно эквивалентных соотношениях и может быть описанный стехиометрическим уравнением.

Иониты классифицируют по разным признакам:

по происхождению - на естественные и синтетические;

по составу - на органические и неорганические;

по типам ионогенных групп - на катиониты (кислотные иониты), аниониты (основные иониты) и амфолит. Последние, в зависимости вот условий, способные к обмену как катионами, так и анионами.

по степени ионизации ионогенных групп различают сильно- и слабокислотные катиониты и сильно- и слабоосновные аниониты.

Сильнокислотные катиониты содержат остатки серной, фосфорной и других сильных кислот; слабокислотные– карбоксильные, сульфгидрильные и другие группы, которые слабо диссоциируют. Ионогенными группами сильноосновных анионитов обычно являются аммонийные основания, а слабоосновные– аминогруппы и остатки других органических оснований.

Иониты, помещенные в водный раствор, впитывают значительное количество воды (до 50%) и набухают. Поглощенная вода гидратирует ионогенные группы и вызывает их ионизацию.

Одной из главных характеристик ионитов есть их объемная емкость, т.е. число молей ионов, что связывают 1 г сухого ионита из раствора при равновесных условиях.

Поскольку ионный обмен является оборотным процессом это дает возможность регенерировать использованные ионы. Катиониты регенерируют путем их кипячения в 1 М растворе НСl, аниониты – соответственно в 1 М растворе щелочи.

Широчайшего применения иониты приобрели для смягчения и получения обессоленной (деминерализованной) воды.

Иониты также используют как катализаторы некоторых реакций, для очищения сточных вод, в ионообменной хроматографии - для выделения и очищение ионных соединений, в частности, аминокислот. Их применяют в методической практике для консервирования крови определения кислотности желудочного сока, при отравление ионами тяжелых металлов. Катиониты назначают как антацидные средства при ацидозах для предупреждения и лечение отеков, связанных с декомпенсацией сердечной деятельности. С помощью ионообменников изготовляют детское питание - ионитное молоко.

Явление адсорбции используют при окрашивании тканей и кожи, для выделения веществ из растворителей, очищение газов вод примесей, для разделения смесей и т.п.. Например, в противогазе для очищения воздуха вод ядохимикатов Зелинским был использован активированный уголь. Противогаз спас десятки тысяч людей во время первой и второй мировых войн, а также во время разных военных конфликтов, террористических актов и в наши дни. Огромное значение адсорбции имеет в коллоидной химии, медицине, флотационных процессах и гетерогенном катализе.

Явление адсорбции использовано Т.Д.Страховым в предложенном им десорбционно-газовом методе борьбы с болезнями растений, которая дает значительное повышение урожайности. Сущность метода заключается в том, что вещество, способное убивать возбудителей болезней, поглощается из газообразной фазы каким-нибудь доступным сорбентом (например, торфом, почвой или порошковидным удобрением). Наибольшее явление адсорбции применяется для анализа веществ, их разделение и при изготовлении разных фармакологических препаратов.

Одним из наиболее распространенных методов анализа и разделение веществ, основанных на разной адсорбционной способности веществ по отношению к определенному адсорбенту, есть метод хроматографии.

 


Дата добавления: 2015-08-10; просмотров: 101 | Нарушение авторских прав


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Адсорбция на границе деления твердое тело – раствор.| ХРОМАТОГРАФИЯ

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.006 сек.)