Ионообменное равновесие
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. Истинная константа равновесия обмена разновалентных ионов с зарядами и выражается уравнением Никольского:
(5), соответствующая взаимодействию эквивалентного числа ионов ионита и раствора:
На основе теоремы Больцмана Никольский показал, что соотношение коэффициентов активности ионов в твердой фазе не меняется, если свободная энергия их взаимодействия со средой остается постоянной. С известным приближением такое положение справедливо при замещении одного противоиона в ионите на другой, и это позволяет пользоваться для расчета констант обмена уравнением, аналогичным уравнению (3), в котором активности ионов в твердой фазе заменены их концентрациями:
(6),
где и - активности катионов с зарядами и в растворе; и - концентрации противоионов в твердой фазе, выражаемые в экв на 1 кг или в, мг-экв на 1 г сухого ионита.
Популярное: Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (252)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |