Адсорбция электролитов - раздел Химия, ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ
Адсорбция Электролитов Твердыми Адсорбентами Представляет Осо...
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.
Основные понятия и определение термодинамики В химической термодинамике используют такие... Н U рV... Передача энергии от системы к окружающей среде и наоборот происходит в виде работы А и теплоты Q...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Адсорбция электролитов
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
И БИОЭНЕРГЕТИКИ.
Обмен веществ (метаболизм) в живом организме неразрывно связан с сопроводительным процессом – обменом энергии. Обмен веществ и энергии – самый характерный признак жизни; с его прекращением останавл
В химической термодинамике используют такие понятия.
Термодинамическая система – это тело или совокупность тел, которые находятся во взаимодействии и отделены от окружающей среды реальной или воображаемой поверхностью деления. В зависимос
ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ.
Первый закон (первая основа) термодинамики по своей сути является законом сохранения энергии. Он имеет несколько формулировок.
В изолированной системе сумма всех видов энергии является
Термохимические уравнения.
Химические процессы всегда сопровождаются выделением или поглощением теплоты. В первом случае реакции называют экзотермическими, во втором – эндотермическими. Количество тепл
Второй закон термодинамики
Первый закон термодинамики дает возможность составить энергетический баланс процесса, который происходит в системе, однако не указывает, в каком направлении будет происходить превращение энергии, т
Энтропия
Анализ формулирования второго закона термодинамики показывает, что все они характеризуют направление и границы течения самопроизвольных процессов, которые происходят без затраты эне
Третий закон термодинамики
Третий закон термодинамики утверждает, что энтропия индивидуального кристаллического вещества при температуре абсолютного нуля равняется нулю. Это озн
АТФ как источник энергии для биохимических реакций
В организме человека непрерывно происходят процессы, которые нуждаются в энергетических расходах. Это – транспортировка ионов сквозь мембрану клеток, поддержка давления и кровообращения, робота
КИНЕТИКА БИОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
Все химические реакции происходят с разными скоростями: одни мгновенно (взрыв тротила, нейтрализация кислот основаниями), другие медленно, на протяжении часа и лет (омыления жиров,
Скорость химических реакций
Рассматривая основные вопросы кинетики химических реакций, должны различать процессы, которые происходят в однородных (гомогенных) и неоднородных (гетерогенных) системах. Гомогенная
Порядок и молекулярность реакций
Для характеристики механизма химических реакций в кинетике применяют такие понятия, как порядок и молекулярность реакции.
Порядком химической реакции называют сум
Правило Вант-Гоффа
Повышение температуры приводит к значительному росту скорости подавляющего большинства химических реакций. Зависимость скорости реакции от температуры выражается правилом Вант-Гоффа и уравнением Ар
Катализ и катализаторы
Скорость химических реакций может существенно возрасти под действием веществ, которые называют катализаторами.
Явление изменения скорости реакции при наличии кат
Строение ферментов
Ферменты, как и белки, состоят из аминокислот, соединенных между собой пептидными связями (первичная структура). Макромолекулы содержат гидрофобные цепи (углеводородные остатки) пептидные группиров
Металлоферменты
Ферменты, которые содержат в своем составе ионы металла или которые ими активируются, называют металлоферментами. Это достаточно распространенная группа биологических катализаторов, в которы
Электропроводность растворов: удельная, молярная, предельная.
Под прохождением электрического тока сквозь вещество понимают движение или перенесение электрических зарядов от одного полюса к другому под действием внешнего электрического поля.
Способно
Типы проводников электрического тока.
Различают два основных вида электрической проводимости: электронную и ионную. Соответственно этому проводники разделяют на две группы: первого и второго рода. К проводникам первого рода принадлежат
Виды электрической проводимости
Как было отмечено выше, электрическая проводимость электролитов обусловлена наличием в них заряженных частиц – ионов. Чем больше концентрация ионов и их скорость движения, тем больш
Х ВИНИКНЕННЯ.
Вивчення механізму виникнення електродного, дифузійного, мембранного та окисно-відновного потенціалів та їх залежності від різних чинників дає змогу зрозуміти закономірності перебіг
Визначення стандартних електродних потенціалів.
Електрод, якім виміряють стрибок потенціалу на межі метал – розчин,називають стандартним водневим електродом.
Стандартний водневий електрод – це платинова пластинка, зануре
Класифікація електродів.
Електроди, які застосовують в електрохімії залежно від типу оборотності та числа фаз, поділяють на кілька груп.
Електроди першого роду. Електроди цього типу складаються з м
Окисно-відновні електроди
Оскільки кожна електродна реакція, по суті, є процесом окиснення-відновлення, то теоретично будь-який електрод можна назвати окисно-видновним. Проте окисно-відновними називають такі
Йонселективні електроди
Одним із сучасних фізико-хімічних методів аналізу, що дозволяє контролювати стан навколишнього середовища та слідкувати за зміною концентрації електролітів у біологічних рідинах, є
И неподвижных границах деления фаз.
Поверхностные явления – это процессы, которые происходят на границах деления фаз в гетерогенных системах.
По агрегатным состояниям контактирующих фаз поверхности деления кл
Строение биологических мембран
Одними из составляющих клеток являются внешние (плазматические) мембраны, которые отделяют внутреннее содержание клетки от внешней среды. Для молекул и ионов мембрана действует как фильтр – пропуск
Адсорбция на границе деления твердое тело – раствор.
Адсорбция из растворов в твердых адсорбентах имеет большое практическое значение. Ее широко применяют в медицинской практике для очистки организма от инородных веществ (ядов, токсинов, больших доз
ХРОМАТОГРАФИЯ
Метод хроматографии был открыт у 1903 году М.Цветом, который впервые применил его для разделения растительных пигментов.
Хроматография – это физико-химический метод разд
Газовая хроматография
Для разделения, анализа и исследование веществ и их смесей, которые не разлагаются в газообразном состоянии, наибольшего применения приобрела газовая хроматография. В зависимости от вида сорбента,
Жидкостная хроматография
В методе жидкостной хроматографии подвижной фазой является жидкость, недвижимой - твердый адсорбент. В отличие от газовой, жидкостная хроматография может быть использована для анализа веществ с
Бумажная и тонкослойная хроматография
В фармации и медицине широко применяют бумажную и тонкослойную хроматографии, которые отличаются от других хроматографических методов простотой и удобством в использовании эксперимента.
Получение, очистка и свойства коллоидных растворов
В природе очень распространены системы, в которых измельченные частицы равномерно распределены в массе другого вещества. В этом случае измельченное вещество называют дисперсной фазой, а сред
Дисперсных систем
Общим признаком любой дисперсной системы является степень измельчения частиц дисперсной фазы или степень дисперсности. Дисперсность (D)– это величина, обратная размеру частицы д
Методы получения коллоидных систем
Коллоидный раствор (золь) – это ультрамикрогетерогенная система, в которой дисперсионной средой является жидкость, а дисперсной фазой – твердые частицы размером 10-7
Конденсационные методы
Образование атмосферного тумана является одним из примеров образования коллоидных систем конденсацией. Методы конденсации очень распространенные в практике приготовления коллоидных растворов
Методы очистки коллоидных растворов
Полученные любым способом дисперсные системы приобретают стойкость после очистки их от примесей молекул низкомолекулярных веществ и ионов электролитов. С этой целью используют разни
Диализ.
Самый простой способ для проведения диализа – это стеклянный цилиндр, дно которого затянуто полупроницаемой мембраной. В него наливают коллоидный раствор, который подлежит очистке,
Электрокинетические явления в коллоидных системах
К электрокинетическим явлениям относят эффекты, связанные либо с относительным движением двух фаз под действием постоянного электрического поля, либо с возникновением разницы потенциалов при относи
Стойкость и коагуляция коллоидных систем
Коллоидные растворы малоустойчивые во времени сравнительно с молекулярными растворами. Мицела представляет собой агрегат, который состоит из более-менее простых молекул, строение и
Стойкость коллоидных растворов.
Стойкость дисперсной системы – это способность ее на протяжении определенного времени сохранять неизменными состав и основные свойства: дисперсность, концентрацию, равномерное распределение част
Факторы стойкости дисперсных систем.
Большинство ліофобних золів есть агрегативно стойкими в течение длительного времени. Эта стойкость обусловлена действием нескольких факторов, главными из которых есть электростатиче
Коагуляция гидрофобных золей.
Коагуляция – это процесс уменьшения дисперсности системы за счет укрупнения частиц дисперсной фазы. Повлечь коагуляцию гідрофобних золів может любой фактор, что нарушает агрегативну
Стабилизация золей.
В результате взаимодействия со средой на поверхности частиц дисперсной фазы возникают сольватні слои. Однако в большинстве ліофобних золів сольватний слой незначительный и поэтому н
Медицині та біофармації
Клітини організмів та міжклітинна рідина побудовані з високомолекулярних сполук – білків, нуклеїнових кислот, полісахаридів та змішаних біополімерів (глюкопротеїдів, ліпопротеїдів тощо).ВМС входять
Класифікація високомолекулярних сполук
ВМС класифікують за різними ознаками.
1. За походженням ВМС поділяють на три групи:
- Природні, які утворюються в процесі біосинтезу (білки, нуклеїнові кислоти, по
Властивості високомолекулярних сполук
Фазові і фізичні стани ВМС. Усі полімери внаслідок великої молекулярної маси нелеткі. Вони розкладаються за перегонки навіть у найбільшому вакуумі. Температура їх розкладання значно нижча за темпер
Розчини ВМС, їх одержання і загальні властивості.
Високомолекулярні сполуки мають здатність розчинятись у тому чи іншому розчиннику, утворюючи розчини ВМС. При цьому залежно від спорідненості ВМС до розчинника можуть утворюватись як істинні, так і
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