Основні властивості іонітів - раздел Философия, Тема 1. Введення в фізико-хімічні методи аналізу До Основних Властивостей Іонітів, Що Визначають Їх Якість Як Сорбентів, Належ...
До основних властивостей іонітів, що визначають їх якість як сорбентів, належать ємність, кислотно-основні властивості, селективність, набухання, хімічна стійкість, механічна міцність.
Найважливішою характеристикою іоніту є обмінна ємність, яка визначається числом йоногенних груп каркаса і ступенем їх іонізації при даному рН розчину. В аналітичній хімії обмінну ємність відносять до одиниці маси або об'єму іоніту і зазвичай виражають в мілімолях на 1 г сухого або на 1 мл набухлого іонообмінника в Н+ - і Cl- формі або ОН--формі.
Обмінна ємність катіонітів, наприклад за іонами Na+, залежить від рН середовища. Для сильнокислотних катіонітів, до складу яких входять фіксовані аніони сильної сульфатної кислоти, рівноважна обмінна ємність майже не залежить від рН розчину, тоді як для слабокислотних ця залежність є значною і зумовлена силою відповідної кислоти. У сильнокислому середовищі пригнічується дисоціація слабокислотних груп, зменшується кількість протиіонів, які здатні обмінюватись, тобто зменшується обмінна ємність.
Сорбційна ємність іонітів характеризується кількістю розчиненого електроліту, яка була поглинута одиницею маси або об’єму сорбенту.
Кислотно-основні властивості іонітів, як і розчинних електролітів, характеризуються константою кислотно-основної рівноваги (константою дисоціації). Залежно від величини константи дисоціації розрізняють такі групи іонітів:
- сильнокислотні катіоніти КУ-1, КУ-2, СДВ і д р. Ці катіоніти здатні до обміну в кислому, нейтральному і лужному середовищах (R - матриця іоніту);
-слабокислотні катіоніти (КБ-4, КБ-2 і інші), що містять слабодисоціюючі кислотні груп R-COOH, R-SH, R-OH. Здатні до обміну в лужних і слабокислих середовищах;
- високоосновні аніоніти, що містять функціональні четвертинні алкіламонієві групи: R-[N(CH3)3]+OH- чи R-[N(CH3)2C2H4]+OH- і аніоніти з піридинієвими групами R-[C5H4N(CH3)]+OH-. Їх робочий діапазон охоплює всю звичайну кислотну область і майже всю лужну рН від 0 до 12-14). До цієї групи відносяться АВ-17, АВ-18 і ін;
- низькоосновних аніоніти з функціональними аміно- або аміногрупами - NH2 (АН-10, АН -15); -NH (АН-17); -N (АН-18) і звичайним робочим діапазоном (рН <8-9) в кислому і слаболужному середовищі;
- амфотерні іоніти, що містять у своїй структурі одночасно кислотні та основні йоногенні групи. Область катіоонообмінної і аніонообмінної сорбції вужчий, ніж для звичайних, неамфотерних іонітів з такими ж групами. Використовуються АН КБ-1 і АН КБ-2.
Слабокислотні і слабоосновні іоніти при насиченні перші катіонами, а другі – аніонами кислот володіють властивостями, у багатьох відношеннях подібними до властивостей солей слабких кислот або основ: наприклад, вони легко гідролізуються.
Характерна властивість іонітів – набухання при контакті сухого іоніту з розчином. Основна причина набухання іонітів у воді пов'язана з наявністю гідрофільних функціональних груп. Набуханню сприяють також велика обмінна ємність, гідратація протиіонів і розбавлення розчину. Величина набухання має важливе значення для статики і кінетики іонного обміну. Іоніти, які сильно набухають, мають малу ємність на одиницю об'єму, що є непридатним для хімічного аналізу. Від величини набухання залежить швидкість обміну іселективність сорбції.
Іонообмінні матеріали характеризуються різною селективністюпо відношенню до протиіонів. Протиіони, які пов'язані кулонівськими силами притягання з функціональними групами, екранують їх заряд. Це притягання залежить від природи протиіона, розмірів, заряду, форми і густини електронних оболонок. Одні іони при рівності концентрацій можуть заміщати в іонообміннику інші.
Для іонообмінників існують ряди селективності, знання яких корисне при виборі систем елюювання. З іонів однакового заряду максимальну іонообмінну здатність проявляють ті іони, радіус яких в сольватованому стані менший, тобто чим менший радіус сольватованого іона, тим більша їх адсорбція:
Адсорбційна здатність іонів залежить також від величини їх заряду. Чим більший заряд іона, тим сильніше він проявляє адсорбційну здатність і за зростаючою здатністю адсорбуватися іони розташовуються в наступний ряд.
Взаємодія іонообмінної смоли з розчином електроліту включає кілька складних процесів, найбільш важливими з яких є власне іонний обмін, адсорбція іонів і молекул на смолі і набухання смоли за рахунок поглинання розчинника і проникнення електроліту всередину смоли.
Процес власне іонного обміну зворотній і протікає стехіометрично. Якщо, наприклад, катіоніт у водневій формі RH ввести в розчин, що містить іони Са2+, в системі встановиться рівновага:
тобто в розчині з'являться іони водню, а еквівалентна кількість іонів Са2+ буде поглинена катіонітом.
Рівняння іонного обміну в загальному вигляді нерідко записують як
де горизонтальна риска показує приналежність іона до фази іоніту, z -заряд іона.
Аналогічний процес обміну має місце при взаємодії розчину, що містить, наприклад, хлорид, з аніонітом ROH:
Рівновага в іонообмінній системи характеризується константою іонного обміну:
де а – активності іонів в розчині і фазі іонообмінника.
Стан іонообмінної рівноваги залежить від сорбційної здатності іонів Н+ та Меz+ і від їх концентрації в розчині та у фазі іонообмінного сорбенту. Тому рівновага може бути зміщена вправо або вліво зміною активності (концентрації) іонів Н+ та Меz+ у розчині або у фазі сорбенту.
У багатьох випадках при описі іонообмінних рівноваг достатньо використати коефіцієнти рівноваги (або концентраційні константи рівноваги – в термінології, яка використовувалась раніше):
Розподіл кожного йона між смолою і розчином можна охарактеризувати коефіцієнтом розподілу Di:
Концентрація іону в розчині зазвичай виражається у моль/л, а у фазі іоніту – молярною частками (ммоль/г або ммоль/мл іоніту). Коефіцієнт рівноваги пов'язаний з коефіцієнтом розподілу співвідношенням:
5.4. Підготовка іонообмінних смол (самостійно з лабораторної роботи)
ТЕМА РЕФРАКТОМЕТРИЧНИЙ МЕТОД АНАЛІЗУ... Метод що рунтується на вимірюванні показника заломлення називається рефрактометричним...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Основні властивості іонітів
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Тема 1. Введення в фізико-хімічні методи аналізу.
Що являє собою дисциплінааналітична хімія?В 1992 році Федерація європейських хімічних товариств оголосила конкурс на краще визначення аналітичної хімії. Було вибран
Суть рефрактометричних методів аналізу.
Заломленням або рефракцією (від лат. Refractus - заломлений), називають зміну напрямку прямолінійного поширення світла при переході з одного середовища в інше. Заломлення, так само
Показник заломлення.
Відхилення світлового променя від початкового напрямку при переході його з одного середовища в іншу тим більше, чим більша різниця в швидкостях поширення світла в двох даних середовищах. Відомо, що
Граничний кут заломлення
Якщо світловий промінь падає не перпендикулярно на межу поділу двох прозорих середовищ, швидкість поширення світла в яких різна, відбувається зміна напрямку його поширення – заломлення або рефракці
Граничний кут повного внутрішнього відбивання.
При переході світла з більш оптично густого середовища в менш оптично густе кут заломлення буде більшим, ніж кут падіння – i˂ r (рис. 3, пр. 1 і 1 `). При деякому значенні кута падіння іг
Дисперсія речовини і молекулярна рефракція.
Важливою характеристикою оптичних властивостей речовини є дисперсія – залежність швидкості поширення хвиль світла від їх довжини. Звідси випливає ще одне визначення цього поняття: дисперсія
Молекулярна рефракція.
На заряджені частинки, які здійснюють вимушені коливання в результаті впливу світлової хвилі, впливають сусідні заряджені частинки – електрони і ядра інших атомів і молекул. Чим більше цих частинок
Аналіз двокомпонентних систем.
Залежність показника заломлення гомогенної двокомпонентної системи від її складу встановлюється експериментально, шляхом визначення показника заломлення для ряду стандартних систем, вміст компонент
Аналіз трикомпонентних систем.
Залежність між величиною показника заломлення та складом використовується і при аналізі трикомпонентних систем, однак тут ця залежність має більш складний характер. У цьому випадки завжди є ряд сум
Загальна характеристика абсорбційних оптичних методів
Для хімічного аналізу використовуються закономірності як випромінювання електромагнітних хвиль об'єктом аналізу, так і взаємодії випромінювання від стороннього джерела з матеріалом об'єкту аналізу.
Повна енергiя молекули як сума трьох складових.
Енергія молекул складається з:
1. Енергій оптичних (валентних) електронів, які можуть знаходитися або на нижчих (незбуджених) енергетичних рівнях, або на одному із збуджених рівнів:
Види спектрів
В аналітиці використовують спектри випромінювання і поглинання.Спектри бувають суцільні (безперервні), смугасті та лінійчасті. Суцільний спектр випромінювання складається з сукупно
Прилади абсорбційної спектроскопії
Кожний абсорбційний спектральний прилад містить наступні необхідні частини: джерело випромінювання, оптичні засоби, приймач потоку випромінювання (детектор):
Кількісний фотоколориметричний аналіз. Фотометричні реакції
Кількісний аналіз з використанням молекулярних спектрів поглинання – найпоширеніший у практиці аналітичної хімії. Метод має порівняно високу чутливість – нижня межа визначення може досягати значень
Вибір оптимальних умов утворення забарвлених сполук
При проведенні фотометричної реакції визначуваний компонент переводять у сполуку, яка володіє значним поглинанням. Найчастішевизначувану речовину зв’язують у комплексну сполуку з р
Умови фотометрування.
Отриману в оптимальних умовах форму елемента фотометрують, тобто вимірюють оптичну густину розчину А. Розробка фотоколориметричної методики включає наступні етапи:
1. Вибір довжини хвилі с
Переваги та недоліки фотометричних методів
Сьогодні для більшості хімічних речовин відомі зручні й чутливі методи фотометричного визначення. Зумовлено це тим, що є дуже багато реагентів, які утворюють з аналізованими речов
Суть методу.
Здатність атомів і молекул поглинати енергію, що надходить до них ззовні, викликає їх перехід у новий енергетичний стан, який називається збудженим, і в якому перебувають дуже обмежений час (~10
Механізм люмінесценції
Розглянемо детальніше механізм збудження молекулярної люмінесценції та її видів.
Отриману енергію молекула може втрачати різними шляхами, серед яких може бути і випромінювання відповідно д
Характеристики люмінесценції
Найважливішими характеристиками фотолюмінесценції молекул речовин є їх спектри поглинання, збудження і люмінесценції.
Спектри поглинання молекул зумовлені
Закон Стокса–Ломмеля.
За відомим правилом Д. Стокса, встановленим ще в 19 ст., тобто до квантової теорії, на основі простих спостережень, енергія кванта люмінесценції завжди менша за енергію кванта збудження hν
Правило дзеркальної симетрії Льовшина.
За цим правилом нормовані (зведені до одного максимуму і подані у функції частот) спектри поглинання і люмінесценції дзеркально симетричні щодо прямої, проведеної через точку перетину спектрів перп
Закон Вавілова С.І.
Залежність між енергетичним виходом і довжиною хвилі збуджуючого потоку відома як закон Вавілова С.І., згідно з яким Веспочатку зростає прямопропорційно до довжини хвилі збудження λ
Гасіння люмінесценції.
Проблема, з якою часто зустрічаються при використанні люмінесценції в кількісному аналізі полягає в її гасіннібагатьма речовинами. Гасіння може бути зумовлене самою
Якісний і кількісний люмінесцентний аналіз
Висока чутливість люмінесцентного методу дає змогу використовувати люмінесцентні реакції для виявлення речовин у різних об’єктах, причому використовують реакції різних типів. Для якісного аналізу і
Суть і особливості хроматографічних методів аналізу
Одне з важливих завдань сучасної аналітичної хімії – надійний і точний аналіз органічних та неорганічних речовин, часто близьких за будовою та властивостями.
Хроматографія
Класифікація хроматографічних методів аналізу
Існує багато варіантів здійснення хроматографічного аналізу. В основу класифікацій хроматографічних методів покладені принципи, що враховують наступні різні особливості процесу розділення:
Хроматограма та її характеристики
У сучасній хроматографії хроматограма – це графік залежності величини аналітичного сигналу (чи концентрації речовини/речовин) від об'єму рухомої фази або часу проведення аналізу. Хр
Пояснення причин розмивання хроматографічних піків.
Метою хроматографічного процесу є розділення суміші речовин. Єдиної стрункої теорії, яка кількісно описує весь процес хроматографічного розділення, до теперішнього часу немає. Встановлення т
Селективність колонки
Для успішного якісного і кількісного хроматографічного аналізу потрібне таке розділення, яке б дозволило з необхідною точністю вимірювати якісні і кількісні параметри хроматографічн
Вибір температури
На селективність α дуже сильно впливає температура, а на ефективність n – впливає швидкість потоку газу-носія. Зі збільшенням температури знижується α, але при цьому підвищується ефективн
Загальні відомості. Іонний обмін як принцип розділення.
Переважна більшість неорганічних і значна частина органічних сполук у водних розчинах дисоціює з утворенням простих гідратованих катіонів, простих і складних аніонів та комплексних іонів. Для їх ро
Застосування іонообмінної хроматографії
Іонообмінно-хроматографічний метод використовують для вирішення різноманітних аналітичних завдань – розділення та кількісного визначення неорганічних і органічних компонентів, отримання аналітичних
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов