Физико-химические основы ионного обмена

Наиболее крупный после химии раздел каждой главы — технология получения соединений редких и рассеянных элементов из рудных концентратов или отходов и полупродуктов цветной и черной металлургии. Авторы стремились осветить физико-химические основы процессов разложения исходного сырья и перевода редких элементов в раствор обработкой растворами кислот и щелочей, спеканием со щелочами, обжигом с солевыми реагентами, действием газообразного хлора и т. д. Изучение физико-химических основ этих процессов имеет большое значение для дальнейшего совершенствования технологии. Не менее важное значение в технологии имеют процессы разделения элементов и получения их соединений в чистом виде. Поэтому в книге рассматриваются процессы разделения осаждение, кристаллизация, ионный обмен, экстракция, возгонка, конденсация и др. [c.4]

Выбор группы методов концентрирования для конкретного анализируемого чистого вещества, с одной стороны, зависит от свойств элементов основы и примесей. Например, концентрирование при анализе щелочных и щелочноземельных металлов проводится, в основном, путем группового выделения примесей (экстракцией, ионным обменом, соосаждением с коллектором и пр.). Для элементов, расположенных в середине Периодической системы, и переходных металлов в высших степенях валентности характерно образование летучих соединений с ковалентным Типом связи и для целей концентрирования при анализе названных элементов и их соединений часто могут быть использованы методы испарения (сублимации) основы. Переходные металлы (с достраивающимися электронными -оболочками) склонны к комплексообразованию в растворах и для их отделения перспективны экстракционные и ионообменные методы. Разделения в группах редкоземельных и актинидных элементов (с достраивающимися /-оболочками) требуют использования высокоэффективных хроматографических методов, в частности, метода ионообменной хроматографии. С другой стороны, важное значение для выбора метода концентрирования имеют физико-химические свойства анализируемого соединения (летучесть, плавкость, растворимость). Так, соединения, которые с трудом переводятся в раствор, следует подвергать обогащению методами испарения или направленной кристаллизации. Те же методы, не связанные с химической обработкой пробы, если они могут обеспечить концентрирование нужных примесей, следует применять и при анализе прочих чистых соединений. [c.319]

Материал расположен по принципу типовых процессов технологии обогащение и вскрытие рудных концентратов, ионный обмен, экстракция, металлотермия, электролиз и т.д. Излагаются физико-химические основы технологических процессов и общие принципы конструирования и расчета оборудования. [c.2]

Успешно развиваются теоретические и экспериментальные исследования по термодинамике многокомпонентных систем, по фазовым равновесиям при высоких давлениях, по теории кислот и оснований, по ионному обмену, по комплексообразованию и сольватации в растворах электролитов, по физико-химическим основам перегонки и ректификации, изучается связь равновесных и неравновесных свойств растворов с их структурой. [c.291]

Основой локальных установок может быть использование таких физико-химических процессов, как азеотропная отгонка, пароциркуляционный метод, экстракция, адсорбция или ионный обмен, флотация, а также различные методы химического разрушения растворенных веществ, однако адсорбционные установки, как правило, обеспечивают наиболее глубокую очистку воды от органических загрязнений. [c.236]

Наряду с физическими и физико-химическими методами анализа в настоящей книге имеются три сравнительно небольшие главы по экстракции, хроматографии и ионному обмену, в которых изложены основы физико-химических методов разделения. Так как эти методы заняли за последнее время ведущее место как в анализе, так и в химической технологии, то без их изложения, очевидно, книга не дала бы полного представления о химическом анализе. [c.5]

В монографии рассмотрена природа мен атомных связей в металлах. Введено новое представление о возможности перекрывания и взаимодействия оболочек ионов с возникновением обменных направленных орбитальных связей между внешними электронами заполненных оболочек. Валентные электроны считаются при этом коллективизированными и взаимодействующими с решеткой. Такая принципиально новая постановка вопроса представляет распространение идеи направленной валентной связи, составляющей основу квантовой химии, на область металлического состояния при сохранении важнейшей концепции физики металлов об осуществлении металлической связи электронной плазмой. Привлечение современной теории валентности позволяет, исходя из электронного строения, качественно объяснить конкретные структуры металлов и их полиморфизм. Такой физический подход к природе направленной связи в металлах, по-видимому, может содействовать развитию научных основ теории металлов, сплавов и металлургических процессов. Распределение лантаноидов и актиноидов по группам ориентирует исследователя на поиски новых свойств этих металлов, особенно в химии сверхвысоких температур и давлений. Тонкие смещения элементов могут дать ключ к пониманию сложных закономерностей физико-химических свойств металлов, сплавов и соединений. [c.6]

Благодаря тому, что функциональные группы синтезированных ионитов расположены на поверхности и обмен ионов не лимитирован диффузией в фазе сорбента, скорость ионного обмена на синтезированных тканях значительно выше, чем на стандартных смолах (рисунок). Способность привитых двухслойных (особенно, на основе привитой полиакриловой кислоты) катионообменных материалов к реакции замещения иона водорода кислотных групп на катионы различных металлов с образованием солей полимерных кислот может быть использована для получения волокнистых материалов с большим содержанием связанного металла. Введение в двухслойный материал значительных количеств того или иного металла может привести к существенному изменению физических и физико-химических свойств материала, например, термических свойств волокон с привитым слоем из полиакриловой кислоты и ее солей (табл. 2). Полиэтиленовые и полипропиленовые волокна с привитым слоем полиакриловой кислоты сохраняют значительную прочность до температуры порядка 150°, но выше 170—200° они полностью теряют свою прочность вследствие реакции термического декарбоксилирования. Волокна же с привитым слоем из солей полиакриловой кислоты, полученные обработкой водородной формы привитых полимеров растворами соответствующих металлов, сохраняют механическую прочность при гораздо более высоких температурах. Это связано с большей термической устойчивостью солей полиакриловой кислоты по сравнению с самой полимерной кислотой. [c.56]

В основе метода хроматографии в современном его развитии лежит ряд физико-химических явлений избирательная адсорбция молекул или ионов на твердом адсорбенте, распределение веществ между двумя растворителями, обмен ионов, образование осадков и др. В соответствии с этими явлениями различают несколько типов хроматографии адсорбционную (молекулярную), ионообменную, распределительную, осадочную и хроматографию на бумаге. Основы хроматографии, области ее применения и вопросы теории подробно изложены в ряде специальных монографий и обзорных статей [8—25]. [c.45]

Хроматография как способ разделения смесей веществ сорбционными методами в динамических условиях в течение последних десятилетий стала одним из самых распространенных приемов аналитической химии. В основе хроматографических методов лежит широкий круг физико-химических процессов распределение, адсорбция, диффузия, ионный обмен и др. [c.9]

Перенос протонов через водородные связи лежит в основе многих важных для химии процессов. К ним относятся, например а) разнообразные протолитические реакции в растворах (гидролиз-нейтрализация, обмен изотопов водорода и др.) б) проблема кислот и оснований, включая зависимость кислотности от среды и строения молекул, кислотные свойства комплексов и корреляцию кислотности с другими физико-химическими свойствами в) кислотно-основной катализ, его механизм и кинетика г) механизм таутомерных превращений д) участие водородных связей в орто-эффектах заместителей при химических реакциях е) аномальная подвижность ионов и др. [c.115]

Нами неоднократно указывалось [9—12] на тесную взаимосвязь особенностей кристаллического строения и коллоидно-химических свойств глинистых минералов их способность к ионному обмену, адсорбция веществ различной полярности, проявления упруго-пластичных свойств в пастах и тиксотропии в суспензиях. Поэтому единственной научной основой практического применения глин в народном хозяйстве является их комплексное (минералогическое, кристаллографическое и физико-химическое) исследование. К сожалению, приходится констатировать, что даже в настоящее время некоторые работы почвоведов, технологов, химиков выполняются без учета реальной кристаллической структуры природных сорбентов. [c.25]

Приведенный выше материал рассматривался в связи с общими факторами, имеющими значение при ионообменных реакциях (физико-химические и структурные свойства адсорбента и адсорбтива). Как известно из многочисленных примеров, немалую роль в адсорбционных процессах играет растворитель, свойства которого влияют на скорость процесса и установление окончательного равновесия. До сих пор недоставало экспериментальных результатов, чтобы выяснить внутреннюю связь между физическими и химическими константами растворителя и устанавливающимся равновесным распределением. В последних работах пытались найти зависимость между адсорбированным количеством и диэлектрической постоянной растворителя , его дипольным моментом, теплотой смачивания, выделяющейся при контакте растворителя с адсорбентом, изменением поверхностного натяжения, вызванным адсорбированным веществом на поверхности раздела вода — растворитель. До недавнего времени два основных типа адсорбции — молекулярную и ионообменную — четко не разделяли. Разбросанный экспериментальный материал, приведенный в литературе (краткий обзор дан в статье Фукса Успехи хроматографических методов в органической химии ), к сожалению, недостаточно характеризует системы ни относительно адсорбента, ни относительно адсорбтива, так что часто нельзя принять правильного решения даже относительно имеющего место типа адсорбции. Вообще на основе этого ограниченного материала об обменных реакциях в неводных растворителях можно сказать, что электролиты, растворенные в жидкостях, подобных воде (спирт, ацетон), при контакте с ионитами ведут себя, как правило, так же, как в водных растворах. Но иногда последовательность расположения ионов изменяется в зависимости от прочности связи с обменником и тем са.мым вытесняющей способности иона. Еще меньше систематических исследований по обменной адсорбции в жидкостях, несходных с водой (бензол и др.). Однако интересно отметить, что незначительная добавка воды к бензолу, вызывая незначительную диссоциацию, способствует обменной адсорбции. Очевидно, также растворимость воды в соответствующем растворителе имеет значение для из- [c.352]

При этом следует подчеркнуть принципиальную разницу между изоморфизмом и ионным обменом. Наличие изоморфизма атомов в кристаллической структуре минерала — необходимое, но недостаточное условие для проявления ионообменных свойств. Действительно, целый ряд изоморфных замещений не может быть реализован путем ионного обмена на основе уже готовой кристаллической структуры минерала и осуществляется только в результате синтеза или рекристаллизации, тогда как ионнообменные замещения приводят, как правило, к образованию соединения, изоморфного с исходным минералом. Кроме того, характер изоморфных замещений при заданных физико-химических условиях определяется кристаллической структурой минералов, а ионный обмен есть свойство, возникающее только в гетерогенных системах типа кристаллическая фаза — жидкость. [c.102]

Второй уровень обучения базируется на изучении химии воды и микробиологии. Процесс изучения этого курса включает следующий объём учебных работ лекции (.32 час.), лабораторные работы (24 час.) и самостоятельную работу студентов. Программа по химии воды и микробиологии состоит из следующих основных разделов общая микробиология (морфология и систематика микроорганизмов, аэробные и анаэробные процессы очистки сточных вод), основы аналитической химии, физико-химические методы очистки сточных вод (адсорбция, коагуляция, ионный обмен). Теоретический материал подкрепляется расчётами химических равновесий, pH, ПР труднорастворимых соединении. [c.135]

При рассмотрении влияния обменных ионов на структурно-механические свойства системы глина — вода необходимо также учитывать концентрацию дисперсной фазы. В концентрированных, и особенно в малоувлзжненных мзссах полусухого прессования, где количество воды равно максимальной адсорбционной емкости глины, обменные ионы будут оказывать наибольшее влияние на коагуляционно-тиксотропные структуры. Это подтверждается результатами структурно-механиче ского анализа полусухих масс на основе глинистых минералов [271 Между физико-химическими и структурно-механическими характери стиками паст глинистых минералов установлен ряд взаимосвязей С увеличением теплоты смачивания слоистого силиката, характеризую щей его удельную эффективную поверхность, возрастает удельный условный модуль деформации, т. е. удельная энергия связи коагуляционной структуры. С ростом теплоты смачивания разность между предельными величинами 01, г о, уменьшается. Симбатно с темпера- [c.229]

Геосферы - - оболочки земной коры, более или менее однородные но своему составу и образовавшиеся в сравнительно одинаковой физико-химической обстановке. Поэтому все явления, происходящие в геосферах, рассматривавя ся на основе учения о термодинамич. равновесии, правила фаз и других законов физич. химии с тем или иным приближением — в зависимости от сложности явлений, происходящих в той или иной геосфере, как, наир., в биосфере. Основными параметрами этих природных равновесий в геосферах являются давление, томп-ра, число фаз, их химич. состав и др. В пределах внешних геосфер между геосферами с разной интенсивностью непрерывно идет обмен веществ, миграция химических э л е м е н т о в. Расиредоление химич. элементов по оболочкам Земли имеет закономерный характер и зависит от физико-химич. свойств самих элементов и образуе 1ых ими соединений, в первую очередь,— от строения внешних электронных оболочек атомов и ионов, т. е. от полоягения элемента в периодической системе Менделеева. Геохимически я классификация элементов может быть иллюстрирована кривой атомных объемов — рис. 2. [c.423]

В монография излагается сущность периодической системы Менделеева с позиций современных научных представлений. Утверждается, что инертные газы в соответствии со строением их электронных оболочек и способностью к образованию химических соединений следует относить к элементам VIII группы. Обосновывается принадлежность лантаноидов и актиноидов ко II—VIH группам и подчеркивается, что вынесение их под таблицу не отвечает данным атомной физики и химии, нарушая целостность периодической системы. Обосновывается необходимость тонких смещений элементов-аналогов в периодической системе из вертикальных ря/ ов с целью отражения различий строения их внутренних электронных оболочек и физико-химических свойств. Вводится представление об обменных орбитальных связях, возникающих при перекрывании внешних заполненных оболочек ионов. На этой основе объясняется происхождение кристаллических структур металлов, их полиморфных модификаций, а также структур важнейших тугоплавких соединений. С тех же позиций рассматриваются структуры жидких металлов и влияние высоких давлений на фазовые превращения элементов. [c.4]

Теоретические вопросы динамики ионного обмена разрабатывались советскими учеными на основе представлений о статике и кинетике процесса молекулярной хроматографии, развитых с учетом специфики ионообменных реакций. При этом ставилась задача создания упрощенных методов расчета ионообменных колонн и фильтров. Следует, однако, отметить, что наличие большого числа физико-химических факторов, управляющих процессом, — пабз хание сорбента, специфичность адсорбции ионов и в особенности ионов многовалентных металлов, температура проведения опыта и гидродинамика течения, — еще не позволяет в настоящее время предложить универсальный метод расчета колонн и фильтров, хотя в этом направлении достигнуты известные успехи. В сборник включены работы, отображающие современное состояние теории ионного обмена и ионообменной хроматографии, а также работы, посвященные изучению закономерностей при обмене ионов на ионитах отечественного производства (Е. А. Матерова, В. И. Парамонова, В. А. Клячко, К. В. Чмутов, Т. Б. Гапоп, А. Т. Давыдов, Б. В. Рачинский и др.). [c.3]

Разные соединения одного и того же элемента имеют различные термодинамические, физико-химические и- гидродинамические параметры (свободные энергии, коэффициенты ионной и молекулярной диффузии). Поэтому процессы массопереноса (растворение, ионный обмен, кристаллизация, диффузионные и конвективно-диффузионные перемещения вещества в растворах), составляющие основу формирования химического состава подземных вод, невозможно правильно интерпретировать и прогнозировать без знания форм переноса элементов. Именно эти формы определяют возможность, геологическую значимость процессов, а также их кинетику. Имеются и другие геохимические вопросы, правильное рещение которых невозможно без знания состояний элементов в подземных водах. Так, при оценке степени насыщения подземных вод карбонатом или сульфатом кальция использование в расчетах суммарных активностей кальция, карбонатов и сульфатов без вычета тех их частей, которые связаны в сложных ионных и молекулярных соединениях, часто приводит к ошибочным выводам о пересыщениях ими подземных вод. Суждение о мнимом пересыщении, подземных вод этими соединениями широко распространено в гидрогеохимической литературе. При образовании устойчивых комплексных соединений происходит смещение равновесий в геохимических процессах (растворении, выщелачивании, осаждении и соосажде-нии, сорбции, ионного обмена, окислении, восстановлении) в сторону водной фазы. При этом чем устойчивее комплексное соединение, тем сильнее эти смещения. Экспериментально установлено, что комплексообразование предохраняет элементы-гидролизаты (Ре, А1, Ве, Си и др.) от полного гидролиза, тормозит образование гидроокисных соединений и удерживает эти элементы в околонейтральных и даже щелочных водах. Геохимическими последствиями этого является расширение кислотно-щелочного диапазона водной миграции гидролизующихся элементов, [c.33]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология