химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

на их стенках накипи, понижающей теплопроводность и увеличивающей потери тепла, а в отдельных случаях может явиться причиной взрыва котла (из-за местного перегревания и постепенного изменения структуры металла). Пища, сваренная в жесткой воде, обычно безвкусная и твердая. Для умягчения жесткой воды Ганс предложил применять алюмо-силикатный поглотитель, названный им пермутитом, состав которого можно выразить следующей формулой:

Na20- Al203*3Si02-2H20

В настоящее время вместо относительно дорогого пермутита натрия для умягчения воды применяют также природные минералы — глаукониты.

Умягчение жесткой воды с помощью пермутита можно пояснить следующей схемой:

»2пермутит2- 2Na+ + Са2 + + SO4 -—> пермутит2- Са2+ + 2Na + -f SO|

Пермутит, обменявший Na+ на Са2+, в согласии с законом действия масс, можно снова легко регенерировать путем обработки концентрированным раствором поваренной соли. При этом ионы Na+ вытесняют ионы Са2+ в раствор, и после промывки пермутит снова пригоден для применения. Нетрудно видеть, что обработка жесткой воды пермутитом ведет к ее умягчению, но не к деминерализации.

В последние годы вместо пермутита и глауконитов для умягчения воды широко применяют ионообменные смолы, которые подробнее будут описаны в гл. XIV.

Обменная адсорбция используется также для улавливания ценных веществ из чрезвычайно разбавленных растворов, из которых выделять эти вещества другими методами нерентабельно. Таким образом, можно регенерировать, например, медь из рудничных вод и сточных вод производства искусственного медноаммиачного шелка; серебро из сточных вод фабрик, изготовляющих кинопленку; хром из электролитических хромовых ванн и т. д. Обменная адсорбция применяется при извлечении из растворов радиоактивных элементов.

Наконец, на обменной адсорбции основано также точное установление эквивалентной точки при титровании" растворов в аналитической химии. Например, если раствор хлорида натрия титровать в присутствии флуоресцеина нитратом серебра, то пока в растворе имеется хотя бы небольшой избыток хлорида натрия, иа поверхности образующихся кристаллов AgCl будет возникать двойной электрический слой, состоящий из ионов С1~ и ионов Na+. В результате этого выделяющийся осадок будет белым, а раствор имеет желто-зеленую окраску. Однако как только в растворе окажется небольшой избыток нитрата серебра, на поверхности кристаллов AgCl образуется уже двойной слой из ионов Ag+ и NOJ. Так как окрашенный анион флуоресцеина обладает большой адсорбционной способностью, он вытеснит из двойного электрического слоя ион NOg и в

результате этого осадок окрасится в желто-зеленый цвет, раствор же станет бесцветным. Такое изменение окраски наступает весьма резко, что позволяет легко устанавливать эквивалентную точку при титровании.

Обменная адсорбия на угле

Уголь, не обладающий полярностью, казалось бы, не может адсорбировать ионы сильных электролитов. Однако опыт показывает, что уголь не только способен избирательно адсорбировать ионы электролитов, но на нем могут протекать и явления обменной адсорбции. Уголь является практически наиболее важным адсорбентом, поэтому подробно рассмотрим причины обменной адсорбции на угле.

Прежде всего следует отметить, что древесный или животный угли могут проявлять способность к обменной адсорбции вследствие содержания в них небольшого количества неорганических веществ. Так, уголь адсорбирует из раствора метиленовой сини окрашенные катионы красителя и отдает взамен их в раствор Неокрашенные ионы Са2+. Однако, как показал опыт, к обменной адсорбции способны и угли, совершенно лишенные неорганических компонентов. В этом случае обменную адсорбцию можно объяснить на основе чисто электрохимических представлений, развитых А. Н. Фрумкиным, и представлений Н. А. Шилова и его школы о поверхностных соединениях.

Согласно А. Н. Фрумкину, уголь может вести себя как газовый электрод, напоминающий водородный электрод, получаемый в результате насыщения платиновой черни газообразным водородом. Поверхность угля может адсорбировать водород, который образуется в процессах получения угля и при его активации. С другой стороны, уголь может поглощать кислород из воздуха при получении, активации и хранении угля. В зависимости от того, чем насыщена поверхность угля, он может играть роль водородного или кислородного электрода.

На поверхности угля, адсорбировавшего водород, при контакте с водой образуется ион водорода, причем атом водорода является донором, а уголь — акцептором электронов:

уголь j Н2 —>? {уголь2

2Н"

Такой уголь в растворе электролита способен обменивать ионы водорода на любые другие катионы. Например, если в растворе содержится хлорид натрия, произойдет следующий обменный процесс:

уголь"

H+-fNa+-fCT

уголь" |Na+ +Н+ -f СГ

При этом уголь ведет себя как кислотный адсорбент, и раствор после обмена подкисляется.

Уголь, на поверхности которого адсорбировался кислород, в воде является донором электронов, а атомы кислорода — акцепторами электронов:

уголь

уголь

202Весьма неустойчивые ионы О2- тотчас взаимодействуют с водой с образованием гидроксильных ионов:

уголь2+ 02-+Н20

уголь2 + 20Н

В растворе электролита такой уголь ведет себя как основной адсорбент, обменивающий гидроксильные ионы на любые анионы:

| уголь+ | ОН" + Na+ + СГ

уголь+ Cl- + Na+ + OHПри этом раствор нейтрального электролита подщелачивается. Правильность теории А. Н. Фрумкина подтверждается тем, что уголь, с поверхности которого тщательным эвакуированием удалены адсорбированные газы, теряет способность поглощать из раствора ионы электролитов»

Н, А. Шилов объяснял обменную адсорбцию на обеззоленном угле с совершенно иных позиций. Согласно Н. А. Шилову, при получении или активировании угля на его поверхности возникают тончайшие слои окислов, не являющиеся новой фазой и прочно связанные с кристаллической решеткой адсорбента. Эти окислы» образующиеся на поверхности угля, полученного в одних условиях, реагируя с водой, могут давать карбоксильные группы, способные обменивать водород на катион. Иначе говоря, такой уголь будет вести себя как кислота. При получении угля в других условиях на его поверхности могут образоваться при взаимодействии с водой гидроксильные группы. Такой уголь способен обменивать гндроксил на анион, и, таким образом, он является основанием. Если получение или активирование угля проводить при промежуточном режиме, когда на его поверхности образуется примерно одинаковое число групп первого и второго типа, то уголь будет < . обладать амфотерными свойствами и изменения рН раствора не наблюдается.

Обеззоленный уголь, полученный специальной очисткой или из чистых веществ (например, сахара), как показал опыт, адсорбирует из водных растворов кислоты, а к щелочам остается индифферентным. Такой уголь адсорбирует также анионы из растворов неорганических нейтральных солей (NaCl, KCI, KN03, K2SO4 и т. д.). Поскольку на поверхности угля всегда находится некоторое число групп — С—ОН, гидроксилы этих групп в виде ионов

ОН~ поступают взамен анион

страница 50
< 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
обнинск мебель в ванную
сколько стоит ремонт вмятин на авто
верстак столярный бу купить авито
потянет ли киркоров 10 концертов

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
(09.12.2016)