химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

я ионов поверхностью кристалла, в состав которого входят ионы той же природы. При этом адсорбцию можно рассматривать как кристаллизацию, т. е. как достройку кристаллической решетки способным адсорбироваться ионом. Согласно Л анету и Фаянсу, кристаллы достраиваются лишь теми ионами или атомами, которые входят в их состав. Например, кристаллы Agl, внесенные в раствор KI, адсорбируют на поверхности иодид-ионы. Если же кристаллы Agl внести в раствор AgN03, то происходит адсорбция ионов серебра. Понятно, что силы, под влиянием которых происходит такая достройка, являются химическими и одновременно электростатическими силами, и ионы, достраивающие кристалл, адсорбируются в этом случае особенно прочно. На рис. VI, 6 показана схема достройки кристалла иодида серебра в растворе иодида калия (первоначальная граница кристалла Agl обозначена на схеме пунктиром).

Существенно, что достраивать кристаллическую решетку способны не только ионы, входящие в состав решетки, но и изоморфные с ними. Важно также, что образовать прочную связь с поверхностью кристалла могут не только ионы, входящие в кристаллическую решетку, но и вообще атомные группы, близкие к атомным группам, находящимся на поверхности. Так, уголь прочно удерживает органические радикалы, а окиси и гидраты окисей алюминия и железа прочно связывают группы, содержащие кислород.

В заключение отметим, что на поверхности адсорбента могут адсорбироваться как ионы, так и молекулы, из которых они образовались, причем между первыми и последними существует адсорбционное равновесие. Наличие молекулярной формы адсорбированного электролита на поверхности коллоидных частиц было показано в работах В. А. Каргина на примере ферри- и алюмо-золей.

3. ОБМЕННАЯ АДСОРБЦИЯ

Если на поверхности адсорбента уже адсорбирован электоо-лит, то при контакте этого сорбента с другим электролитом почти всегда в той или иной степени наблюдается обменная адсорбция^ или, правильнее, обмен ионов между - двойным электрическим слоем адсорбента и средой. При обменной адсорбции адсорбент, поглощая определенное количество каких-либо ионов, одновременно выделяет в раствор эквивалентное количество других ионов того же знака, вытесненных с поверхности.

К обмену способны не только чужеродные ионы с адсорбированными адсорбентами, но и ионы, образующиеся из самого адсорбента в результате диссоциации его молекул. При этом поверхностное явление, каким является адсорбция, может переходить в объемное явление, т. е. в обмене могут участвовать ионы, расположенные в глубинных слоях адсорбента, если только к ним возможен доступ раствора. В частности, это происходит при обмене ионов на пермутите натрия и ионообменных смолах, о которых будет сказано-ниже. Понятно, что вещества, способные к объемному обмену ионов, обладают особенно высокой емкостью поглощения соответствующего иона из раствора.

Обменная адсорбция имеет ряд особенностей.

Во-первых, обменная адсорбция специфична, т. е. к обмену способны только определенные ионы. Иными словами, на обменную адсорбцию сильно влияет как природа твердой фазы и имеющегося на ней двойного электрического слоя, так и природа адсорбируемого иона. В зависимости от химической природы ионов, которые могут обмениваться с ионами, содержащимися в адсорбентах, различают кислотные и основные адсорбенты. Кислотные адсорбенты ведут себя подобно кислоте и способны обменивать с растворами катионы; основные адсорбенты сходны по свойствам с основаниями и обменивают анионы. Впрочем, существует много амфотерных адсорбентов, которые в одних условиях обменивают катионы, а в других — анионы. Специфичность обменной адсорбции указывает на то, что по своей природе этот процесс приближается к химическим явлениям.

Во-вторых, обменная адсорбция не всегда обратима.

В-третьих, обменная адсорбция, как правило, протекает более медленно, чем молекулярная адсорбция. Особенно медленно она протекает, когда происходит обмен ионов, находящихся в глубине адсорбента. Очевидно, в данном случае время необходимо для того, чтобы ионы из раствора продиффундировали в глубь адсорбента и вытеснили оттуда ионы, которые в свою очередь должны перейти в раствор.

Наконец, в-четвертых, при обменной адсорбции может изменяться jjH среды. Это наблюдается в том случае, когда ионом, обмениваемым адсорбентом, является водородный или гидроксиль-ный ион. Если адсорбент заменяет на какой-нибудь катион водородный ион, то последний, поступая в раствор, уменьшает рН среды, при этом адсорбент ведет себя подобно кислоте. Если адсорбент меняет на какой-нибудь анион гидроксильный ион, то рН раствора, наоборот, увеличивается, причем адсорбент ведет себя как основание. Наглядно обмен ионов в обоих этих случаях можно изобразить следующими схемами:

адсорбент- Н+ + Na+ + С1 —> \ адсорбент- Na+ -Н Н+ -1- С1

адсорбент* ОН -f- Na+ + С1 —> адсорбент* Cl— -J- Na+ + ОН

Б. П. Никольский (1939 г.) предложил уравнение, количественно характеризующее обмен ионов 1 и 2 на твердой поверхности:

^i_ = Ј_i_ (VI, б)

гДе gu g2 — содержание обменивающихся ионов в адсорбенте, г-экв/г; аь а2 — активности обменивающихся ионов в растворе; Zi, z% — валентность ионов; k — константа.

При г, = г2 = 1 уравнение упрощается:

ft/ft-fc'tai/a.) (VI, 6)

При небольших концентрациях электролита вместо активности а можно пользоваться значением концентрации. В этом случае уравнение (VI, 6), связывающее адсорбционную способность ионов 1 и 2 с их концентрацией в растворе, принимает вид:

gl!g2 = k,{cjc2) . (VI,7)

Обменная адсорбция имеет большое значение в земледелии, биологии и технике. Почва способна поглощать и удерживать

определенные ионы, например катионы К+ и NHJ, содержащиеся в удобрениях и необходимые для питания растений. Взамен этих катионов почва выделяет эквивалентные количества других катионов, например Са2+ и Mg2h. Анионы, как, например, СГ, NO3, SO^-, почти не поглощаются почвой. Согласно К. К- Гедройцу (1933 г.), детально исследовавшему явление обмена ионов в почве, поглощать основания способен так называемый поглощающий комплекс— высокодисперсная смесь нерастворимых алюмосиликатов и органоминеральных соединений. От природы поглощенных ионов в значительной мере зависят физические и агротехнические свойства почвы.

В технике обменная адсорбция имеет существенное значение. Например, при крашении растительного волокна оно адсорбирует из среды окрашенные катионы красителя, выделяя эквивалентное количество ионов кальция, всегда присутствующих в техническом Ьолокне. Здесь следует отметить, что очень часто явление обмена обусловлено не самим веществом адсорбента, а содержащимися в адсорбенте незначительными примесями.

Обменная адсорбция широко применяется при умягчении воды. Как известно, наличие в воде больших количеств солей жесткости (ионов Са2+ и Mg2+) очень часто затрудняет применение такой воды в технике. Мыла в жесткой воде переходят в форму нерастворимых кальциевых и магниевых мыл и теряют свое моющее и стабилизующее действие. Применение жесткой воды в паровых котлах приводит к образованию

страница 49
< 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

Скачать книгу "Курс коллоидной химии" (4.52Mb)


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

 

 

Реклама
Бонус за клик по промокоду "Галактика" в КНС - компьютер купить недорого - Самое выгодное предложение!
призрак 540 отзывы
ванна на ножках отдельностоящая
вип биоет на концерт токио хотел

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
(19.01.2017)