Ионный обмен - обратимый процесс стехиометрического обмена ионами между двумя контактирующими фазами. Обычно одна из этих фаз ионит, а другая раствор электролита [1].
Если ионит, содержащий только противоионы А, поместить в раствор, содержащий только противоионы В, то ионы А начнут замещаться ионами В из раствора. Через некоторое время установится равновесие: ионит и раствор будут содержать ионы обоих сортов в определенном соотношении. Такое состояние называется ионообменным равновесием[2].
Ионный обмен является обратимой химической реакцией. В соответствии с этим, должно, достигаться состояние равновесия, удовлетворяющее закону действующих масс.
RA + В+ ↔ RB + А+,
где R — матрица ионита с присоединенным к ней фиксированным ионом, А+ и В+ — подвижные ионы[3].
Ионообменное равновесие обусловлено концентрацией раствора, свойствами ионита и обменивающихся ионов, а также температурой. Селективность ионного обмена проявляется в различии абсолютных значений коэффициентов распределения ионов и , которые для рассматриваемого равновесия можно определить как
и (1),
где и - эквивалентные доли ионов А+ и В+ в ионите, и - в растворе.
Деля на , получим коэффициент селективности, или константу обмена , которая, зависит от концентрации обменивающихся ионов:
(2).
Введя поправки на коэффициенты активности ионов в растворе и , получают уточненный коэффициент селективности
(3).
Следует отметить, что постоянство значений уточненного коэффициента селективности сохраняется только при данной степени замещения. С изменением величина изменяется. В таких случаях рассчитывают истинную константу обмена:
(4).
Поскольку определение затруднительно, предлагается избрать стандартное состояние ионита в А- и В- формах, в котором и равны единице.
Химическая связь и строение молекул.
Свойства вещества определяются его химическим
составом, порядком соединения в молекулу атомов и их взаимным влиянием. Теория
строения атомов объясняет механизм образования молекул и природу химическ ...
Характеристика элементов ниобия и тантала
По размеру, как атомов, так и
ионов ниобий и тантал близки друг к другу, поэтому их свойства как элементов
целесообразно рассмотреть одновременно. Одинаковые объемы атомов объясняются
тем, что член ...
Теоретические основы электрохимической коррозии
Металлы
составляют одну из основ цивилизации на планете Земля. Их широкое внедрение в
промышленное строительство и транспорт произошло на рубеже XVIII-XIX веков. В
это время появился первый ...