Тема 6. Ионообменная адсорбция
Контрольный вопрос. В растворе присутствуют ионы Na+, K+, Al3+ и Cu2+. Ионы какого вещества обладают большей адсорбционной способностью? __________________________________________________________________
Ионы Al3+. – Ответ правильный.
Адсорбционная способность ионов зависит от величины заряда, а для ионов с одинаковым по величине зарядом – от поляризуемости и гидратации. Способность к поляризации и гидратируемость в свою очередь можно связать с размерами ионов. Максимальную адсорбционную способность проявляют ионы наибольшего радиуса (при одинаковом заряде); во-первых, они сильнее поляризуются и соответственно сильнее притягиваются поверхностью, состоящей из ионов или полярных молекул. Во-вторых, чем больше радиус иона, тем меньше гидратная оболочка, образовавшаяся в результате взаимодействия иона с растворителем. Гидратация препятствует адсорбции ионов, так как гидратная оболочка экранирует заряд иона и уменьшает взаимодействие иона с поверхностью адсорбента. Таким образом, адсорбционная способность ионов, присутствующих в растворе, возрастает в ряду
Na+ < K+ < Cu2+ < Al3+.
Контрольный вопрос. Раствор электролита пропустили через катионит. Какие ионы электролита участвуют в ионообменной адсорбции?
1) Анионы.
2) Катионы.
__________________________________________________________________
1) Анионы. – Ответ неправильный.
Ионообменная адсорбция – это гетерогенный процесс эквивалентного обмена ионами одного знака между твердой фазой (ионитом) и раствором электролита. Ионный обмен в этом случае обусловлен наличием у ионита ионогенных (способных к диссоциации) групп. При диссоциации такой группы образуется ионная пара, один ион прочно связан с твердой фазой (фиксированный ион), а другой (противоион) подвижен и участвует в процессе обмена ионами с раствором электролита. В зависимости от природы ионогенных групп в ионном обмене участвуют катионы или анионы, твердый адсорбент называется катионит или анионит соответственно.
2) Катионы. – Ответ правильный.
В качестве ионогенных групп катиониты могут содержать группы
–SO3H,
–COOH,
–PO3H2,
т. е. группы, при диссоциации которых
подвижным (противоионом) является
катион, например:
.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО КОНТРОЛЯ
Вариант 1
1. Какая из следующих систем является гетерогенно-дисперсной:
1) 0,1 м КСl на 1000 г Н2О.
2) Водяной пар.
3) Дым.
2. Как изменится удельная поверхность системы с увеличением размеров частиц дисперсной фазы?
1) Не изменится.
2) Увеличится.
3) Уменьшится.
3. Адсорбционная система представляет собой водный раствор поверхностно-активного вещества. Что адсорбируется на границе раздела «водный раствор – газ»?
1) Газ.
2) Поверхностно-активное вещество.
3) Вода
4. Расположите следующие жидкости в порядке увеличения их поверхностного натяжения: вода, бензол, раствор HCl, муравьиная кислота.
1) Вода, бензол, раствор HCl, муравьиная кислота.
2. Бензол, раствор HCl, вода, муравьиная кислота.
3. Бензол, муравьиная кислота, вода, раствор HCl.
5. Какой график отвечает изотерме поверхностного натяжения для водного раствора валериановой кислоты?
1) Кривая 1.
2) Кривая 2.
3) Кривая 3.
6. В каком случае дифильные молекулы ПАВ правильно ориентированы на границе раздела фаз (уголь, бензол, воздух – неполярная среда; вода –полярная?
