Подвижность ионов в ионообменниках

Ионообменная хроматография — сорбционный динамический метод разделения смесей ионов на сорбентах, называемых ионо-обменниками. При пропускании анализируемого раствора электролита через ионообменник в результате гетерогенной химической реакции происходит обратимый стехиометрический эквивалентный обмен ионов раствора на ионы того же знака, входящие в состав ионообменника. Ионообменный цикл состоит из стадии поглощения ионов (сорбции) ионообменником (неподвижной фазой) и стадии извлечения ионов (десорбции) из ионообменника раствором, который проходит через сорбент (подвижная фаза или элюент). Разделение ионов обусловлено их различным сродством к ионообменнику и происходит за счет различия скоростей перемещения компонентов по колонке в соответствии с их значениями коэффициентов распределения. [c.223]

Неорганические ионообменные сорбенты. По строению каркаса различают два основных типа неорганических ионообменников —с кристаллическим строением (алюмосиликаты, соли гетерополикислот) и аморфные вещества (гидроксиды многовалентных металлов, соли многовалентных металлов и многоосновных кислот). В неорганических катионитах подвижными ионами наиболее часто являются Ыа , Са +, Mg , ЫН ", Н+, в анионитах - гид- [c.150]

Ионообменная хроматография используется как вспомогательный метод, предшествующий количественному определению веществ. При помощи хроматографического метода разделяют компоненты анализируемого раствора катионы от анионов, катионы от катионов, анионы от анионов. Ионообменная хроматография основана на обратимом стехио-метрическом обмене ионов, содержащихся в растворе, на подвижные ионы ионообменника. Одновременно с разделением элементов осуществляется их концентрирование, что имеет большое значение для повышения точности результатов анализа при определении примесей. Количественное определение веществ после их хроматографического разделения проводят химическими, физико-химическими или физическими методами. Различают три вида ионообменной хроматографии фронтальный анализ, вытеснительная хроматография и элюентная хроматография. Из них в количественном анализе применяют только вытеснительную и элюентную хроматографию. По этим методам разделяемую смесь вначале адсорбируют в верхней части колонки, а затем элюируют соответствующим растворителем (элюентная хроматография) или раствором (вытеснительная хроматография). [c.19]

Ионообменная хроматография приобрела за последние десятилетия первостепенное значение как метод препаративного разделения и аналитического определения самых различных смесей неорганических и органических соединений. В основе ионообменной хроматографии лежит обратимый стехиометрический обмен ионов, содержащихся в хроматографируемом растворе, на подвижные ионы веществ, называемых ионитами или ионообменниками. Разделение смеси содержащихся в растворе ионов основано на неодинаковой способности их к обмену с ионами ионита. [c.61]

Для освобождения воды от солей кальция и магния применяют некоторые природные и искусственные силикаты. В слое сорбента (цеолита или пермутита) имеются подвижные ионы натрия во время прохождения воды через слой сорбента ионы кальция и магния замещают ионы натрия, а последние переходят в раствор. Аналогичные процессы применяются в аналитической химии. Известен ряд процессов ионного обмена на поверхности осадка ферроцианидов металлов. Неорганическим ионообменником является также фосфоровольфрамат одновалентного таллия. Из смеси металлов первой группы периодической системы он специфически извлекает цезий, который при этом становится на место таллия в кристаллической решетке. [c.48]

Подвижность ионов в ионообменниках [c.215]

Схема процесса хроматографии белков сводится к следующему. Колонку заполняют гранулированным ионообменником, переведенным в солевую форму и отмытым от примесей избыточной кислоты или щелочи. Забуференный белковый раствор медленно вводят в колонку. Начинается процесс частичного, замещения подвижных ионов ионообменника ионами белков. Белки, обладающие большей способностью вытеснять подвижные ионы (N3+ ацетата и др.) и связываться с функциональными группировками полимера, задерживаются в первую очередь. Белки, в меньшей мере способные конкурировать с подвижными ионами, задерживаются позже. Обычно все белки разделяемой смеси фиксируются при этом в верхней части колонки. [c.28]

Ионообменная хроматография, имея свои особенности, подчиняется общим законам сорбции. На процесс ионного обмена оказывают влияние природа ионообменника и ионов раствора, а также ряд экспериментальных факторов параметры колонки, размер зерен ионообменника, скорость пропускания раствора, состав подвижной фазы, температура и др. [c.224]

Этот вид хроматографии основан на обратимом стехио-метрическом обмене ионов, содержащихся в хроматографируемом растворе, на подвижные ионы, входящие в состав веществ — ионитов (ионообменников). [c.155]

Существуют в природе и получаются искусственно твердые вещества, совершенно нерастворимые в воде, но содержащие в своем составе подвижные ионы, которые могут обмениваться на ионы внешней среды. Такие вещества называются ионитами или ионообменниками. Иониты поступают в продажу в виде рассыпчатых крупнозернистых масс. [c.18]

Насыпав ионообменник в длинную трубку, получим ионообменную колонку. Если через ионообменную колонку фильтровать дистиллированную воду, в нее из ионообменника ничего не перейдет. Но если ионообменник - катионит, содержащий подвижные ионы водорода, а фильтруется через него, например, раствор хлорида натрия, то из колонки будет вытекать не раствор хлорида натрия, а раствор соляной кислоты. Все ионы натрия ионообменником задержатся. Произойдет замещение содержащихся в ионите подвижных ионов водорода на ионы натрия. [c.19]

Любой ионообменник можно рассматривать как состоящий из двух частей — каркаса , не участвующего непосредственно в реакции ионного обмена, и подвижных ионов или ионогенных групп, содержащих эти ионы. В соответствии с природой каркаса ионообменники делят на две группы неорганические ионообменные сорбенты (природные минеральные ионообменники, синтетические неорганические иониты, окисленные угли) и органические ионообменные сорбенты (ионообменные смолы, целлюлозоиониты, жидкие иониты). В зависимости от природы подвижных ионов и ионогенных групп, входящих в состав ионита, онообменные сорбенты разделяют на пять типов. [c.148]

Адсорбенты, способные к обмену своих ионов на ионы растворенных веществ, называются ионитами или ионообменниками. Они подразделяются на катиониты, обменивающие свои подвижные ионы на катионы растворенных веществ, и аниониты, обменивающиеся с раствором анионами. [c.385]

Причиной различной способности белков вытеснять подвижные ионы может быть неодинаковое количество и природа заряженных групп в молекулах разных белков, а также влияние общих размеров и конфигурации белковой молекулы на прочность образующихся связей. Таким образом, уже на этой стадии происходит частичное фракционирование белковой смеси. Однако наиболее эффективным этапом разделения является следующая стадия процесса — элюция белков. Элюция достигается обычно введением раствора с высокой концентрацией солей (хлористого натрия, например). Ионы соли вытесняют связанные белки, причем в первую очередь элюируются белки, обладающие меньшим сродством к ионообменнику. В результате начальный эффект разделения белков резко усиливается. Наконец, можно еще больше усилить фракционирование, производя элюцию раствором с постепенно (или ступенчато) нарастающей концентрацией соли (градиентная элюция). Собирая элюат небольшими порциями, можно весьма полно разделить фракции. Для зтого широко применяют автоматические приемники элюата. [c.28]

Это твердые, нерастворимые и ограниченно набухающие в воде полимерные вещества. Они состоят из каркаса (матрицы) имеющего положительный или отрицательный заряд, и ионогенных (активных) групп подвижные ионы этих групп способны обмениваться на ионы раствора с зарядом того же знака. Если между ионообменником и раствором происходит обмен катионов, то ионообменник называют катионообменником если между ионообменником и раствором происходит обмен анионов, ионообменник называют анионообменником. Катионообменники представляют собой вещества, содержащие в своей структуре ионогенные группы кислотного характера (например, сульфокислотные или карбоксильные). Химические формулы катионообменников могут быть схематически изображены, например, следующим образом RSO - Н+, RSO -Na+ (или просто RH, RNa). В первом случае говорят, что катионообменник находится в Н-форме, во втором — в Na-форме. R — полимерная часть катионообменника, —SO H+ — ионогенная группа, где S0 — фиксированный ион, Н+ — противоион. [c.19]

Таким образом, свойства ионообменных смол в основном определяются числом и типом ионогенных групп и плотностью пространственной сетки матрицы (числом поперечных связей). От последней зависят степень набухания и подвижность ионов, а следовательно, скорость обмена и другие процессы в ионообменнике. От типа и свойств ионогенных групп зависит ряд ионообменных свойств смолы. [c.22]

Находящаяся в каркасе ионита группа, несущая положительный или отрицательный заряд, называется активной или ионогенной группой. Активная (ионогенная) группа связана ионной связью с подвижным противоионом, т. е. ионом противоположного знака. Эти подвижные ионы обмениваются с ионами раствора. Подвижные ионы, заряженные положительно, называются катионным ионообменником или катионитом подвижные ионы, заряженные отрицательно, — анионным ионообменником или анионитом. Катиониты обладают свойствами кислот, а аниониты свойствами оснований. Типичная реакция катионного обмена [c.91]

Ионообменная хроматография. Этот метод хроматографии основан на использовании ионообменных процессов, протекающих между ионами сорбента и ионами исследуемых веществ, находящихся в растворах. Сорбенты, содержащие подвижные ионы, которые легко обмениваются на ионы электролитов, называются ионообменник ами. [c.34]

Следует отметить, что закономерности (9.1) и (9.2) соблюдаются только в тех случаях, когда в зависимости от общего содержания диссоциированных функциональных групп степень их гидратации изменяется несущественно. Если же наряду с изменением обменной емкости происходит сшивка, деструкция матрицы или ее разбухание, то должны проявиться факторы, влияющие на подвижность ионов в фазе ионообменника, и тогда возможно отклонение экспериментальных данных от данных, полученных при решении уравнений (9.1) и (9.2). [c.211]

Ионообменная хроматография основана на свойстве подвижных ионов сорбента вступать в обменные реакции с ионами омывающего раствора. Обычно при этом анализируемый раствор пропускают через хроматографическую колонку, заполненную зернами ионообменника, т. е. катионита или анионита (см. стр. 23). [c.241]

В основе ионообменной хроматографии лежит обратимый стехиометрический обмен ионов, содержащихся в хроматографируемом растворе, на подвижные ионы веществ, называемых ионитами, или ионообменниками. Разделение смеси содержащихся в растворе ионов основано на различной способности их к обмену с ионами ионита. [c.120]

Уравнениям (1.44)-(1.47) соответствует следующая классическая интерпретация явления. Заряды фиксированных ионов притягивают подвижные ионы противоположного знака заряда (противоионы) из фазы раствора и выталкивают одноименно заряженные ионы (коионы). В результате концентрация и активность противоионов в ионообменнике существенно выше соответствующих величин для коионов. Возникает тенденция к диффузии противоионов из ионита в раствор и коионов - в противоположном направлении. Однако уже небольшие количества перешедших границу раздела фаз ионов приводят к появлению нескомпенсированных зарядов так, в случае катионита фаза ионообменника получает от рица-тельный заряд, а фаза раствора - положительный. Электрическое поле препятствует дальнейшему выравниванию концентраций и устанавливается равновесие, выражаемое уравнением (1.44). Количество ионов, ответственных за появление нескомпенсированных зарядов и электрического поля, пренебрежимо мало и условия электронейтральности (1.46) и (1.47) выполняются с большой точностью. [c.50]

Теперь рассмотрим случай, когда исследуемый раствор содержит одновременно определяемый J+ и мещающий К+ ионы, ни один из которых не образует ионной пары с ионом ионообменника А . Предположим, что подвижности ионов J+ и К+ равны, так что диффузионный потенциал в мембране не образуется. Мещающее влияние иона К" определяется тем, что в результате обменной реакции [c.48]

У жидких мембран на основе ионообменников и нейтральных переносчиков активные центры, нейтральные и заряженные комплексы сохраняют способность к перемещению, поэтому ограничения в селективности, связанные с подвижностью, в значительной мере отпадают. Электродное поведение таких мембран можно предсказать с помощью констант экстракции (констант ионного обмена). [c.549]

Ионообменная хроматография—один, из видов хроматографического метода, основана на обратимом (стехиометрическом) обмене ионов, содержащихся в растворе, на подвижные ионы ионообменника. Хроматограммы при ионообменной хроматографии образуются вследствие разной способности к обмену различных ионов хроматографируемого раствора. [c.11]

В большинстве разделений при определении следов элементов используют операции на ионообменных колонках. В общем они состоят из трех стадий сорбция, промывание и элюирование. На первой стадии раствор образца вносят в верхнюю часть колонки, наполненной твердым ионообмен-ником. Ионы того же электрического заряда, что и подвижный ион ионообменника, сорбируются в верхней части колонки за счет ионного обмена, в то время как противоположно заряженные ионы и незаряженные молекулы обычно не сорбируются и проходят сквозь колонку. На второй стадии промывной раствор соответствующего состава пропускают сквозь колонку для удаления несорбированных веществ, оставшихся в свободном объеме колонки. На третьей стадии подходящие элюенты, содержащие кислоты, щелочи, комплексообразующие реагенты и т. д., пропускаются через колонку, чтобы десорбировать поглощенные на колонке ионы. Ионы элюируются из колонки хроматографически, как показано на рис. 10. [c.109]

Для концентрации подвижных ионов в ионообменнике и для доннанова потенциала в случае 2 , — валентного электролита в явной форме не удается получить общих решений, подобных уравне-нйЯ1И[ (1. 83) и (1. 84). Однако можно найти частное решение при условии, что концентрация ионов во внешнем электролите (фаза 2) очень мала по сравнению с концентрацией закрепленных ионов Сд в фазе . Тогда, совместив условие электронейтральности [c.82]

Ионообменная хроматография основана на обменной адсорбции, т. е. ионы, содержащиеся в хроматографируемом растворе, обмениваются на эквивалентное количество подвижных ионов, входящих в состав ионообменника. Хроматограммы при этом образуются вследствие различной способности к обмену ионов хроматографируемого раствора. Реакция ионного обмена обратима. [c.9]

Изучение этих веществ послужило основой для синтеза искусственных веществ, обладающих ионообменными свойствами. Вещества, способные к обмену содержащихся в них ионов на ионы раствора, в который они погружены, называют ионитами (ионообменники, ионообменивающие вещества). Они представляют собой твердые, нерастворимые в воде полимерные вещества, содержащие в своей структуре ионогенные (активные) группы, подвижные ионы которых способны обмениваться на ионы с зарядом того же знака раствора, с которым ионит приведен в контакт. Если между ионитом и раствором происходит обмен катионов, то ионит называют катионитом если между ионитом и раствором происходит обмен анионов, ионит называют анионитом. Катиониты представляют собой вещества кислотного характера, они содержат в своей структуре ионогенные группы кислотного характера, например сульфокислотные или карбоксильные. Химические формулы катионитов могут быть схематически изображены следующим образом например, К50з Н Н50з Ма+ или просто КН, КЫа. В первом случае говорят, что катионит находится в Н-форме, во втором — в Ма-форме. Ионогенные группы прочно связаны с матрицей ионита. Ионы противоположного знака (в наших примерах Ма+ и Н+) могут обмениваться на ионы, находящиеся в растворе. Их называют противоионами. Таким образом, катиониты являются поливалентными анионами с положительно заряженными противоионами. Катионообменные реакции можно изобразить в следующем виде [c.15]

Диффузия ионов в ионообменнике объясняется электропроводностью материала, зависящей от подвижности ионов в мембране. Скорость диффузии уменьшается при увеличении количества поперечной связки и также ионной связи. Количественным выражением этой зависимости является уравнение НернЕ-9 [c.131]

Полимерные тела — окись алюминия, силикагель, цемент — способны к ионному обмену. Этим свойством обладают и цепные неорганические полиэлектролиты — высокомолекулярные кислоты, соли и основания, в частности цепные и слоистые силикаты, алюмосиликаты, полифосфаты и поликислоты. Полиэлектролиты диссог циируют в воде на полиме рный многозарядный анион и атомные катионы последние обычно находятся вблизи полианиона и могут быть заменены другими катионами. Многовалентные катионы несут больший заряд, чем одновалентные, и поэтому прочнее удерживаются полианионом, вытесняя более подвижные ионы с меньшим зарядом (ионный обмен). На явлении ионного обмена полиэлектролитов основан, например, способ смягчения воды с помощью полифосфатов натрия и калия, которые связывают находящиеся в жесткой воде ионы кальция. Это явление помогло объяснить, каким образом удерживает почва хорошо растворимые в воде удобрения, почему даже после проливного дождя в почве сохраняются ионы калия и аммония, столь необходимые для питания растений. Еще сто лет назад был открыт следующий феномен. Через глиняный сосуд с отверстием на дне, заполненный землею, пропускали раствор — хлористый калий, а в вытекающей из сосуда воде оказался хлористый натрий. Теперь нам понятно, что ионы калия вытесняют из ионообменника, в данном случае почвы, ионы натрия, а сами прочно удерживаются многозарядными полианионами. Вода не в состоянии удалить ионы калия из почвы, но это можно сделать, пропуская через почву раствор хлористого натрия. [c.82]

Твердый ионообменник представляет собой нерастворимый, но проницаемый твердый материал, обычно высокомолекулярный органический или неорганический полимер с фиксированными положительными или отрицательными зарядами. Для сохранения электрической нейтральности в материале всегда присутствуют подвижные ионы противоположного знака, которые почти обратимо могут замеш аться другими ионами того же знака, когда материал вступает в контакт с раствором. Такой материал называют катионо- или анионообменпиком в зависимости от заряда подвижных ионов. [c.108]

В природе существуют подобные ионообменники. Наи более распространенным в технологии являлся (применя емый еще и теперь) глауконитовый песок, минерал жел то-зеленоватого цвета, содержащий в кристаллическое решетке подвижный ион натрия, могущий oбмeнивaть на другие ионы. Схематически эту реакцию можно пред ставить так [c.28]

Количество и состояние воды в ионите тесно связано с особенностями строения гидратированного ионообменника. Обычно [20, 119-121] воду, содержащуюся в ионите, делят на две части "связанную", входящую в состав гидратных оболочек фиксированных и подвижных ионов, и "свободную", состояние которой мало отличается от состояния воды вне ионита. Разумеется, в ионите имеется вода, находящаяся в промежуточных состояниях, однако, деление на две части в качестве первого приближения во многих случаях вполне оправдывает себя и оказывается достаточным для понимания сути анализируемого явления. Свойства связанной и свободной воды сильно отличаются. Данными ЯМР-спектроскопии [48] было показано, что количество связанной воды определяется в основном природой противоионов и фиксированных групп, количество свободной воды - природой и степенью сшитости матрицы. В ионитах на углеводородистой основе значительная часть воды является свободной, в то время как в обычных (немодифицированных) перфторированных мембранах из-за сильной гидрофобности полимерных цепей и неспособности их образовывать с водой водородные связи практически вся вода локализуется у фиксированных групп и противоионов. [c.38]

Обратим также внимание на формулу (4.50) для локального значения проводимости. Здесь постулируется, что характер движения коионов в ионообменнике такой же, как и во внешнем растворе. При этом Глюкауф [54] ссылается на результаты работы Шлёгля и Штейна [55], показавших, что относительная подвижность коионов не зависит от температуры, тогда как подвижность противоионов суш[ественно возрастает с ростом температуры. Этот результат авторы [55] объяснили с помощью двухфазной модели коионы движутся, в основном, в жидких каналах, а противоионы сосредоточены внутри или вблизи гелевой структуры ионообменника, где их перемещение требует определенной активации. Таким образом, действительно, нетрудно себе представить, что в мембране имеются поры, где нет или почти нет фиксированных групп и где движение подвижных ионов происходит точно так же, как и в свободном растворе. Однако в тех областях, где высока концентрация фиксированных ионов, очевидно, имеется скопление частиц (полимерных цепей, фиксированных ионов и противоионов), мешающих движению коионов, и здесь их подвижность может быть существенно снижена. Вклад таких областей в диффузию электролита небольшой, так как в них низка концентрация коионов сив силу этого мало значение Р/ (формула (4.50)). Заметим, что данные Шлёгля и Штейна [55] не противоречат возможности перемещения противоионов в порах с таким же коэффициентом диффузии, как и во внешнем растворе их количество в порах намного меньше, чем в гелевой структуре, поэтому эффективная подвижность противоионов в ионообменнике будет в основном определяться их подвижностью в гелевой фазе. [c.180]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология