ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ионный обмен из "Современная аналитическая химия" Ионообменный материал — это нерастворимое вещество, имеющее подвижные ионы, которые обмениваются с ионами из окружающего раствора без изменения физических свойств материала. [c.478] В этих уравнениях символом Ех обозначена твердая нерастворимая матрица, на которой имеются одновалентные функциональные группы, ответственные за ионный обмен. [c.478] Ионообменными свойствами обладают самые различные материалы. Такие свойства земли и глины были обнаружены еще в конце прощ-лого столетия, а в начале XX века начали применять цеолиты для очистки воды. Цеолиты неустойчивы в присутствии кислот и щелочей поэтому были предприняты попытки найти им замену, например, путем химической обработки других природных материалов. Один из полученных таким образом материалов — сульфированные угли (содержащие функциональные сульфо- и карбоксильные группы)—находит некоторое применение и по сегодняшний день. [c.478] Интерес к ионному обмену резко возрос после создания синтетических ионообменных смол (о которых гбварилось в предыдущем разделе) и ионообменных материалов на основе целлюлозы и декстрана. Последние нашли широкое применение для разделения больших по размеру молекул, таких, как молекулы белков, нуклеиновых кислот, гормонов, вирусов и гермицидов. [c.478] В неорганическом анализе используется новый важный класс ионо-обменников на основе соединений элементов IV, V и VI групп Периодической системы элементов сюда относятся, например, фосфаты, вольфраматы и молибдаты циркония. Эти соединения являются ка-тионообменниками их емкость сильно зависит от pH раствора. Гидроокиси циркония, тория и олова (IV) меняют свое поведение с изменением pH они действуют как анионообменники в кислых средах и как ка-тионообменники в щелочных растворах. Этот класс ионообменников обладает высокой избирательностью по отношению к щелочным и щелочноземельным элементам. Плотность этих материалов такова, что она обеспечивает высокую емкость (количество обменивающихся ионов на единицу объема) и высокую скорость обмена. [c.478] Основные требования, предъявляемые к ионообменникам, заключаются в том, что они должны иметь высокую молекулярную массу, не растворяться в воде и обладать способностью обмениваться ионами с водной фазой. Следовательно, ионообменник может быть и жидкостью. [c.479] При использовании в аналитических целях эти жидкие ионообмен-ники разбавляют не смешивающимися с водой растворителями, такими, как бензол, толуол, керосин, четыреххлористый углерод, петролейный эфир, октан, циклогексан концентрация ионообменника обычно составляет 5—10%. Химическое поведение таких ионообменников близко к поведению соответствующих твердых материалов, содержащих те же функциональные группы. [c.479] Ионообменные материалы обычно делят на четыре основных класса сильнокислотные и слабокислотные катиощ1ты, сильноосновные и слабоосновные аниониты. Кроме того, существуют некоторые особые типы ионообменников, такие, как хелатные смолы и окислительно-восстановительные ионообменники. [c.479] Скорость обмена и емкость материала увеличиваются с ростом pH. [c.479] Введение в матрицу фосфоновых групп —РО(ОН)г приводит к получению продукта, обладающего промежуточными свойствами между двумя рассмотренными выше крайними случаями. [c.479] Информацию о типе активных групп ионообменника обычно получают методом потенциометрического титрования в присутствии соли, например Na l. [c.480] Присутствие первичных, вторичных и третичных аминогрупп обычно придает материалу слабоосновные свойства. Введение четвертичных аммониевых или фосфониёвых групп, а также третичных сульфониевых групп позволяет получить ионообменники с сильноосновными свойствами. [c.480] Амфотерные ионообменники содержат одновременно кислотные и основные группы. [c.480] Ионообменные материалы обычно используют в виде шариков или гранул различными методами получены также ионообменные мембраны. [c.480] Для приготовления гомогенных мембран на пористую искусственную ткань наносят гель, плотно сцепляющийся с материалом основы. Гетерогенные мембраны готовят путем введения частиц коллоидного ионита в инертное полимерное связующее вещество (матрицу). [c.480] Емкость ионита обычно зависит от количества содержащихся в нем ионогенных групп ее, как правило, выражают в миллиграмм-эквивалентах на грамм сухой смолы в Н+-форме (для катионитов) и в С -форме (для анионитов). Однако во многих работах по ионному обмену используют материалы, представляющие собой эластичные гели, которые сильно набухают в воде и других полярных растворителях. Поэтому емкость ионитов часто выражают в количестве ионогенных групп на миллилитр набухшей смолы. [c.481] ЕхА+В = == ЕхВ-ЬА где А и В — ионы в растворе ЕхА и ЕхБ — соответствующие формы смолы. [c.481] Ионный обмен — это обычно обратимый и стехиол трический процесс, однако как положение равновесия, так и скорость реакции зависит от многих факторов. [c.481] Вернуться к основной статье