химический каталог




Физическая химия

Автор Б.П.Никольский, Н.А.Смирнова, М.Ю.Панов, Н.В.Лутугина и др.

сказывается диссоциация кислоты НА, сумму у + х можно найти, если провести графическое определение производной. Тогда с помощью уравнения (X. 132) можно определить у.

После нахождения состава комплексных соединений, образующихся в исследуемой системе, следует вывести уравнение Дф, а также уравнения линейных участков. Константы устойчивости комплексов находят графически по точкам пересечения продолжений линейных участков или методом последовательных приближений.

Глава XI

ИОНИТЫ И ИОННЫЙ ОБМЕН XI. 1. ИОННЫЙ ОБМЕН. ТИПЫ ИОНИТОВ

Иониты — это твердые высокомолекулярные, практически нерастворимые полиэлектролиты (полимерные кислоты, основания, и комплексные соединения), способные к эквивалентному и обратимому обмену подвижных ионов — противоионов — на ионы из раствора. Ионный обмен представляет собой гетерогенную реакцию обмена ионов между двумя электролитами, один из которых— ионит, является полиэлектролитом.

В зависимости от знака заряда противоиона, вступающего в обмен, различают катиониты и аниониты. Первые способны к обмену катионов, а вторые — анионов.

Кроме катионитов и анионитов известны биполярные ионооб-менники — амфолиты — обладающие одновременно свойствами катионита и анионита. В соответствии с природой нераствори мого высокомолекулярного каркаса иониты можно разделить н два больших класса: органические и неорганические.

Ионообменные свойства проявляют в весьма различной сте пени такие органические вещества, как растительные и живот ные ткани, белки, дерево, бумага, желатина, шерсть, рог, буры и каменные угли и т. д. Важнейшими природными ионообмен ными материалами являются почвы, обменные свойства которы: определяются как органическими, так и неорганическими состав ляющими. Наибольшее практическое значение имеют синтети ческие ионообменные смолы.

Ионообменные смолы получают методом поликонденсаци или сополимеризации растворимого мономера с сшивающим аген том (например, конденсация фенола с формальдегидом или сс полимеризация стирола с дивинилбензолом). При этом актив ные группы — остатки кислот или оснований — либо содержатс в исходном мономере, либо их вводят в структуру готового пс лимера путем специальной обработки (сульфирование, аминирс вание полимеров и т. п.).

Активными группами у катионообменных смол могут быт сульфогруппы — S03H (катиониты КУ-2, СДВ-3, СБС, КРС) карбоксильные группы — СООН (катиониты КБ-4, КМД, КРК) группы — Р03Н2 (катиониты РФ, СФ, ВФ,.КФ-1, КРФ), гидро ксильные — ОН и некоторые другие.

Реакцию обмена катионов, например, на сульфокатионите можно записать следующим образом:

RS03H + Na+ ч=> RS03Na-fH+,

где R— символ полимерного каркаса (полимерной матрицы) ионита, —S03-фиксированный ион; Н+ и Na+ — противоионы, способные к эквивалентном и обратимому обмену.

Применяющиеся в настоящее время на практике анионооб менные смолы содержат, как правило, аминогруппы. AMHHI можно рассматривать как производные аммиака, в которо! атомы водорода последовательно замещены углеводородным! радикалами. Чем больше атомов водорода замещено на . ра дикал, тем сильнее основность аминогруппы.

В водных растворах молекула аммиака из-за координацион ной ненасыщенности азота вступает во взаимодействие с водок в результате чего образуется комплексный катион NH4 : NH3 Н -f- НОН 4=*= NHJ 4- ОН". Аналогичное взаимодействие с водо:

аминогрупп приводит к образованию фиксированных ионов, например:

RNH, + НйО

RNH? + ОНраствор первичному амину

+

Таким образом, в системе ионит

соответствует фиксированный ион —NH3, вторичному — =NH2>

третичному — ~NH+. Кроме того, может быть четырехзамещенный аммиак =N+ с избыточным положительным зарядом (четвертичное аммониевое основание). Реакция обмена ионов ОН~ и С1~ на анионите, например, с первичными аминогруппами, может быть записана следующим уравнением:

RNH3OH + HCl +=± RNH3C1 + H20.

Примерами наиболее известных промышленных образцов анионитов могут быть: АРА, АВ-17 [—(CH3)3N+], АВ-23, АСД-3,

АВ-18 [—N^~~4]; АН-18 АН-23 [=N]; ЭДЭ-10П [=NH,

* T .1.

sN, — N+R3]; AB-16 [=NH, =N, — N^)>] ?

Иониты, содержащие один тип активных групп, называются монофункциональными, содержащие несколько типов активных групп — полифункциональными. Примером монофункциональных ионитов могут служить катиониты КУ-2, СДВ-3, СБС, КБ-4, аниониты АВ-17, АВ-18, АСД-(1—5) и ряд других; полифункциональными являются МСФ, КУ-1 (—S03H, —ОН), КФУ,

КФФУ (—СООН, —ОН),ЭДЭ-10П (=NH, ssN, —NR3) и другие.

Структурные формулы наиболее распространенных сильнокислотных катионитов и сильноосновных анионитов, получаемых на основе сополимеров стирола с дивинилбензолом, имеют следующий вид:

—СН—СНГ

ку-г

—сн—сн2—

Н3С—ЪГ

сн— снйАВ-17

Содержание сшивающего агента в реакционной смеси при синтезе ионита обычно указывают в характеристике ионита и в его паспортных данных после марки ионита. Например, КУ-2Х8, КУ-2Х16, АВ-17Х20 обозначает, что катиониты содержат 8, 16, 20 % дивинил бензол а.

Кроме дивинилбензола, сшивающими агентами могут быть более короткие молекулы [например, дивинила СНг = СН^— СН = СН2 (катионит СБС)] или более длинные и разветвленные (диаллилфталат, диаллилмалеинат, триазин и др.). В соответствии с длиной молекулы сшивающего агента, определяющей расстояние между цепями сшиваемого полимера, различают микро- и макросетчатые иониты.

Природа и количество сшивающего агента играют чрезвычайно важную роль в сорбции воды и явлении набухания ионообменных смол. В той .или иной степени сорбируют воду все иониты. Сорбция воды может идти из влажного воздуха и из растворов. Причина сорбции воды и набухания — наличие в ионите групп, фиксированных ионов и противоионов, взаимодействие их с водой, электростатическое отталкивание одноименно заряженных ионов. Все это приводит к стремлению полиэлеКтро-лита к растворению, ограниченному, однако, только поглощением воды и набуханием. Вода поглощается ионитом до тех пор, пока упругие силы полимерного каркаса, определяемые содержанием сшивающего агента, не уравновесят стремление воды растянуть каркас. Чем меньше сшивающего агента в ионите, тем больше его набухание и наоборот — чем больше сшивающего агента введено при синтезе, тем меньше набухает ионит.

Набухание зависит также от природы противоиона и фиксированного иона. Сильногидратирующиеся противоионы вызывают большее набухание, чем слабогидратирующиеся. Слабокислотные (слабоосновные) иониты в Н- (ОН-) форме почти не набухают по сравнению с сильнокислотными (сильноосновными) ио-нитами, но при переводе в хорошо диссоциированную солевую форму их объем увеличивается (иногда в 3—4 раза) пропорционально степени нейтрализации и в соответствии с содержанием сшивающего агента.

Скорость обмена на сильнонабухающих ионитах значительно выше, чем на слабонабухающих, но для слабосшитых ионитов обычно не характерна селективность — избирательность—сорбции. Для улучшения кинетических характеристик более селективных сильносшитых ионитов их синтез ведут в присутствии инертного растворителя или веществ, которые могут быть лег

страница 197
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261

Скачать книгу "Физическая химия" (6.95Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
курсы excel и powerpoint в москве
заказать подарок с доставкой
концерт сукачева в москве
новогодняя дискотека для подростков в клубе icon

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(06.12.2016)