мұнда RM
1,
RA
1
– сәйкесінше катионит пен анионит, M
2
+
мен A
2
-
- зерттелетін
ерітіндінің катионы мен анионы.
Иониттердің қасиеттеріне көптеген табиғи және жасанды заттар ие, олардың ішінде
кеңінен ион алмасу шайырлары қолданылады. Ион алмасу шайырлары – ион алмасу
реакцияларына қабілетті арнайы
функционалды топтары бар ерімейтін жоғары молекулалық
қосылыстар.
Иониттердің ерітіндідегі иондармен алмасуға қабілеттілігі олардың құрылымына
байланысты. Иониттер бастапқы заттар ретінде сополимерлену реакциясы бойынша стиролдан
және тізбекті полистиролды көлденең тігу үшін оған қосылған 8 % дивинилбензолдан алынатын
ерімейтін қатты матрицадан тұрады. Дәндер түрінде алынған
көміртектік тізбектерінің
кеңістіктік торы – матрица суға салынған кезде оның полярлы молекулаларымен әрекеттесіп,
өзінің көлемін 1,1-2,0 есе ұлғайтады. Осылайша алынған матрицаны химиялық реагенттермен
өңдеп, оған ерітінділерде диссоциациялануға қабілеттілігі бар арнайы функционалды топтарды
енгізеді.
Ионитті валенттік күштермен немесе тор күштерімен байланған каркас түрінде елестетуге
болады. Ионит бейтарап болады, өйткені каркас оң немесе теріс зарядталып, қарама-қарсы
зарядталған иондарының зарядымен орнын толтырады. Каркастың зарядын қалпына келтіретін
иондар қарсы иондар деп аталады. Бұл қарсы иондардың
каркас аралығында белгілі
қозғалмалылығы болады. Қарсы иондардың тек бір ғана (
А) түрі бар ионитті иондардың басқа
(
В) түрі бар ерітіндіге салса,
А иондары иониттен ерітіндіге ауысады да,
В иондары
эквиваленттік мөлшерде ерітіндіден ионитке ауысады. Тепе-теңдік жағдайында ионит пен
ерітіндіде ион алмасу тепе-теңдігінің тұрақтысымен анықталатын белгілі мөлшерлік
қатынаста
А және
В иондары болады.
Матрицада бекітілген ион (функционалды топтың бөлігі) зарядтың түзілуін анықтап,
потенциалтүзуші ион деп аталады. Каркастың заряды қарсы иондар деп аталатын қарама-қарсы
таңбалы иондар зарядымен орнын толтырады. Қарама қарсы
иондар диффузиялық қабатты
құрап, матрицаның айналасында қозғалады да осындай таңбасы бар басқа иондарға аустырылуы
мүмкін.
Ион алмасуға қабілеттілік иониттердің құрамындағы функционалды топтарына
байланысты болады. Катиониттерде бұл топтар қышқылдықтарға жатады: -SO
3
H (сульфотобы),
-СООН (карбоксил тобы), аниониттерде – негіздіктерге. Сульфотоптары бар монофункционалды
катиониттер күшті қышқылды болады (күшті диссоциацияланатын), ал карбоксил топтары бар –
әлсіз қышқылды болады (әлсіз диссоциацияланатын). Күшті қышқылды катиониттер (мысалы,
КУ-2-8) иондарымен ортаның рН-ның кез келген мәндерінде алмасады, өйткені олардың
функционалды
топтары
күшті
қышқылдардай
рН-тың
кез
келген
мәндерінде
диссоциацияланады.
Әлсіз
қышқылды
функционалды
топтар
қышқылдық
ортада
диссоциацияланбаған түрінде қалатындықтан бұл жағдайда карбоксил катиондарының ион
алмасуға қабілеттілігі төмендейді. Сондықтан оларды рН 7 ерітінділерді өңдеуде қолданады.
Сульфокөмір катионитінде функционалды топтарының екеуі де бар болатындықтан, оны орташа
қышқылдыларға жатқызады.
Ион алмасу технологиясында селективтілік (талғамдылық) деп аталатын бір иондардың
басқаларға қарағанда көбірек адсорбциялануға қабілеттілігі
мен ион алмасу тепе-теңдігі
орнауының жылдамдығы үлкен рөл атқарады.
Иондардың алмасу процесінің қайтымдылығы қымбат тұратын иониттерді технологиялық
процесте бірнеше рет пайдалануға мүмкіндік береді.
Иониттердің сапасы ион алмасу технологиялардың тиімділігі мен нәтижелілігін
анықтайтын физикалық және химиялық қасиеттерімен сипатталады.
Достарыңызбен бөлісу: