Гетерогенная реакция ионного обмена

Способные к обмену ионы, нейтрализующие заряд ионогенных групп полимера, называют противоионами. Они подвижны и не закреплены в определенных местах полимерной молекулы. Противо-ионы подобны соответствующим ионам в гомогенных средах и обладают аналогичными каталитическими свойствами. При этом надо учесть, что они находятся в ионитах в сольватированном состоянии. Во многих случаях, когда нет обстоятельств, осложняющих протекание собственно химической реакции, наблюдаются совпадения гомогенной и гетерогенной реакций, в отношении кинетических порядков по реагентам. [c.38]

Существует много способов исследования кислотных (основных) свойств гетерогенных катализаторов [28]. В общем виде их можно классифицировать следующим образом сопоставление с активностью катализаторов в модельных реакциях, титрование взвесей катализаторов растворами слабых оснований (или кислот) в присутствии индикаторов, ионный обмен, адсорбция оснований (кислот) из газовой фазы или из неполярных растворителей, термометрическое титрование, определение гидроксильных групп химическими или изотопными методами либо с помощью ЯМР. Каждая из перечисленных групп имеет свои модификации, достоинства и недостатки, а также области применения. Однако универсальный метод, позволяющий решать все вопросы, связанные с исследованием кислотных свойств катализаторов, в настоящее время отсутствует. [c.382]

Ионообменные реакции идут и в гетерогенных системах жидкость — твердое, в которых обмен происходит между ионами, находящимися в растворе и в твердой фазе, называемой ионитом или ионообменником. Ионит сорбирует ионы из раствора и взамен отдает в раствор ионы, входящие в его структуру. Обычно именно такой процесс и называют ионным обменом. Ему и посвящено дальнейшее изложение. [c.299]

Подвижные обменивающиеся ионы проникают через поверхность ионита в обоих направлениях, а высокомолекулярные ионы с противоположным зарядом, из которых состоит основная масса ионита, неподвижны. Поэтому поверхность зерна ионита можно рассматривать как мембрану, проницаемую для одних ионов и непроницаемую для других. На этой условной мембране устанавливается равновесие, которое называют мембранным или доннановским, по фамилии Ф. Доннана, опубликовавшего в 1911 году теорию равновесия для полупроницаемых мембран. Возможно теоретическое описание закономерностей ионного обмена как процесса, идущего через полупроницаемую мембрану [52, 180, 181]. Получаемые при этом результаты оказываются тождественными описанным выше на основе представлений об ионном обмене как о гетерогенной химической реакции. [c.307]

Фронт гетерогенной реакции, характеризующийся кривой изменения концентраций ионов, передвигается в направлении движения раствора со скоростью, зависящей от свойств системы, концентрации ионов, скорости потока и характера ионообменной изотермы. Если обмен ионов происходит с очень большой скоростью и равновесие устанавливается практически мгновенно, то при прямолинейной изотерме точки фронта (кривая неизменных концентраций в зоне реакции) передвигаются с постоянной скоростью. При выпуклой изотерме по мере движения фронта кривая деформируется в следствие того, что ее точки движутся с разными скоростями — точки с большими концентрациями движутся быстрее, чем с меньшими. При вогнутой изотерме, наоборот, быстрее движутся точки фронта с меньшими концентрациями. [c.309]

Ионный обмен можно рассматривать как гетерогенную химическую реакцию и представить в виде примера следующими уравнениями [c.209]

Кинетика ионного обмена в неподвижном слое адсорбента, как и в случае адсорбции, может быть описана основным уравнением массопередачи (20.20). Отличительной особенностью кинетики ионного обмена является наличие стадии гетерогенной химической реакции, скорость которой обычно выше скорости диффузионных стадий процесса. Кроме того, следует учесть, что при ионном обмене скорость массопередачи часто лимитируется внутренним массопереносом. [c.212]

В последние годы были открыты и изучены современными методами новые реакции превращения цеолитов, и в настоящее вре мя кристаллические алюмосиликаты цеолиты применяются в качестве гетерогенных катализаторов, адсорбентов и ионообменников в промышленных масштабах (ионный обмен рассматривается в гл. 7). [c.452]

Многие авторы рассматривают ионный обмен как гетерогенную химическую реакцию между активными группами смолы и ионами раствора, протекающую в соответствии с законом действующих Масс. [c.115]

Высокая каталитическая активность, регулярная структура и способность к ионному обмену делают цеолиты уникальными объектами для изучения гетерогенного катализа. После переведения в соответствующие формы путем ионного обмена эти кристаллические алюмосиликаты по своей активности и селективности становятся значительно более эффективными катализаторами, чем аморфные алюмо-силика.ты Ц], хотя такую закономерность и нельзя распространять на все реакции [2]. Цеолиты являются кристаллическими веществами с развитой пористостью, поэтому их внутренняя поверхность определяется системой пор, которая регулярно повторяется в трехмерном пространстве. В этом отношении цеолиты выгодно отличаются от большинства других гетерогенных катализаторов, в том числе и кристаллических, где активные центры расположены главным образом на внешних гранях или в дефектных узлах решетки. Таким образом, данные, полученные рентгеноструктурным анализом или каким-либо спектроскопическим методом, в принципе можно использовать для определения структурных особенностей каталитически активных центров. (В действительности, однако, такие попытки успехом не увенчались [3], потому что методы рентгеновского анализа оказались слишком малочувствительными, чтобы можно было выявить локализацию активных центров.) Разнообразие каталитических свойств цеолитов объясняется прежде всего тем, что существует несколько различных типов кристаллических. каркасов и что методами регулируемого ионного обмена структурные особенности каркасов можно модифицировать. Для выяснения механизмов реакций особое значение имеет тот факт, что изменение структуры цеолитов непосредственно отражается на каталитических свойствах. [c.5]

Большое применение находит блокированный ионный обмен, т. е. молекулярная сорбция на К. с. в недиссоциированной форме. Применяют ионообменный синтез различных реагентов, заключающийся в замене одного катиона соли на другой. К. с. используют как кислотные катализаторы при гетерогенном катализе в жидких и газообразных средах, напр, при этерификации к-г, гидролизе эфиров, конденсации, восстановлении, дегидратации спиртов, инверсии сахаров, окислении, алкилировании ароматич. углеводородов винильными соединениями. Основные преимущества таких катализаторов — отсутствие побочных реакций, легкость регенерации и отделения катализатора, возможность многократного его использования, а также выделения промежуточных продуктов см. Катализаторы полимерные). [c.497]

Под реакцией гетерогенного обмена понимают обмен атомами или ионами между двумя раздельными фазами, например [c.169]

При постановке этой работы мы прежде всего исходили из того положения, что процесс катионного обмена представляет собой гетерогенную химическую реакцию, подчиняющуюся закону действующих масс. Из всех возможных для данной системы реакций наиболее полно протекает та реакция, которая ведет к образованию наименее растворимого соединения. Поэтому представилось вероятным, что в тех случаях, когда сорбируемый катион образует малорастворимое соединение с активными группами катионита, величина сорбции катионитом данного иона (обменная способность) будет сравнительно велика и избирательна по своему характеру. [c.490]

Явление ионного обмена в классической аналитической химии чаще всего встречается в реакциях, ведущих к образованию осадков, получению окрашенных растворимых соединений и т. п. В предлагаемой книге авторы рассматривают хроматографические аспекты применения ионного обмена. Иначе говоря, речь идет об ионном обмене в гетерогенных системах в динамических условиях при течении раствора через колонку с зерненым сорбентом или при капиллярном перемещении по бумаге и по тонкому слою порошкообразного поглотителя. [c.5]

Ионообменные реакции обратимы и протекают в строго эквива-лентных отношениях. Ионный обмен с участием ионита представляет собой гетерогенную реакцию двойного обмена. В отличие от обратимых реакций двойного обмена в гомогенной среде, идущих до наступления равновесия, ионообменные реакции на ионитах могут быть доведены до конца в результате смещения равновесия при осуществлении их в динамических условиях. Например, при взаимодействии Н-катионита с раствором хлорида натрия в статических условиях устанавливается равновесие [c.44]

Поскольку процесс ионного обмена подчиняется определенным стехиометрическим соотношениям, вполне естественно, что термодинамически его можно рассматривать как некоторый частный случай гетерогенных химических процессов. Последовательное применение такого подхода приводит к распространению на ионный обмен уравнения изотермы-изобары химической реакции, определяющего дифференциальное сродство процесса, и его следствия — закона действующих масс. [c.75]

По сравнению с большим количеством данных о реакциях катионного обмена о реакциях анионного обмена имеются только очень ограниченные данные. Это обстоятельство обусловило большое количество неверных представлений о природе анионного обмена. В то время как катионный обмен признается всеми исследователями, возможность анионного обмена в гетерогенной среде вызывает сомнение многих исследователей, предполагающих, что вместо анионного обмена происходит адсорбция целых молекул 1 ислоты. Тем не менее, как это было показано в гл. II, анионный обмен в твердых электролитах можно легко объяснить теориями, предложенными для объяснения обмена катионов. Адсорбция кислот глиноземом, окисью железа, окисью магния, глинами и т. д. может быть легко объяснена обменом гидроксильных ионов в кристаллической решетке этих адсорбентов на другие анионы. Обмен гидроксильных ионов каолинита на фосфатные ионы [523] и изоморфный обмен фтора на гидроксильные ионы в апатитах [435] являются прекрасными примерами анионного обмена в неорганических системах. Много примеров анионного обмена можно найти также в ионном обмене на глинах. [c.42]

Иониты — твердые высокомолекулярные вещества, содержащие активные (ионогенные) группы и способные в растворе вступать в химические реакции ионного обмена. Ионный обмен в случае применения нерастворимых в воде и органических растворителях ионитов следует рассматривать как гетерогенную химическую реакцию, а иониты —как нерастворимые полиэлектролиты (в отличие от растворимых полиэлектролитов). [c.218]

Кинетика многих промышленных процессов разделения зависит от массопередачи между газом и жидкостью, между газом или жидкостью и твердым телом или между двумя жидкостями. Сюда относятся ректификация, абсорбция газов, жидкостная экстракция, адсорбция, парциальная конденсация и ионный обмен. Сушку, увлажнение, удаление влаги из газов, водяное охлаждение также можно было бы отнести к процессам фракционирования, связанным с массопередачей. Гетерогенный катализ предполагает наличие массопередачи реагентов и продуктов взаимодействия к поверхности и от поверхности твердого тела, на которой происходит химическая реакция. В промышленности успешно используются многочисленные типы массообменных аппаратов. В большинстве случаев каждый тип предназначается для конкретного применения и не поставляется как насосы и воздуходувки. Цель проектировщика заключается в том, чтобы найти правильный экономический баланс между капиталовложениями и эксплуатационными затратами, поскольку одно обычно возрастает с уменьшением другого. [c.609]

Наряду с гомогенными обменными реакциями, в растворах могут протекать гетерогенные обменные реакции, например реакции ионного обмена. К особой разновидности гетерогенного равновесия относится равновесие в дисперсных (коллоидных) системах, содержащих частицы фазы очень малых размеров и имеющих огромную поверхность раздела фаз. Важнейшим показателем дисперсных систем является их кинетическая и агрегативная устойчивость, обусловленная броуновским движением, электрокинетическим потенциалом и сольватацией ионов. [c.338]

Определение коэффициентов активности солей в растворе и в смоляной фазе, имеющее универсальное значение для более точного количественного описания ионообменного процесса, в свою очередь исходит из определенной физической картины (выбор стандартного состояния) Ниже будет кратко изложен материал по двум наиболее важным представлениям об ионообменном процессе ионный обмен как мембранное равновесие и ионный обмен как гетерогенная химическая реакция двойного [c.89]

Ионный обмен к а IV гетерогенная химическая реакция двойного обмена. Рассмотрим реакцию взаимодействия находящегося в растворе иона металла Мо г+ с катионитом в Ме -форме, причем примем, что заряд иона Ме равен Поскольку [c.91]

По своей природе ионный обмен относится к группе гетерогенных химических процессов, для которых характерны стадии, специфичные для явлений массопереноса с химической реакцией , а именно 1) диффузия одного или нескольких реагентов из объема фазы А к границе раздела фаз 2) диффузия реагентов от границы межфазной поверхности в объем фазы В 3) химическая реакция в фазе В 4) диффузия реагентов, присутствующих первоначально в фазе В, или продуктов реакции, когда эта диффузия обусловлена градиентом концентрации, возникающим за счет протекания химической реакции. [c.95]

В настоящей работе для этой цели впервые в ионном обмене использован метод системы приведенных координат , ранее предложенный Джонсоном и Мелем в теории гетерогенных реакций [ ], т/тц ,, где Р — степень завершенности процесса (%) х — текущее время опыта (сек.) 0.9 — время (сек.), необходимое для достижения степени завершенности процесса / =90%. Такое преобразование координат позволило получить обобщенные кинетические кривые, инвариантные относительно концентрационных и гидродинамических параметров системы (рис. 1). Это послужило основой для разработки и построения соответствующих расчетных номограмм. При использовании такого метода обработки результа- [c.95]

С этих позиций ионный обмен рассматривается как гетерогенная химическая реакция двойного обмена и равновесие (статика) описывается законом действующих масс [81—85]. Обоснование такого подхода и удобную форму записи этого закона применительно к ионообменным процессам предложил Б. П. Никольский [c.15]

Ионный обмен с участием ионитов можно рассматривать как гетерогенную химическую реакцию, в которой участвуют подвижные ионы, а неподвижный ма-кромолекулярный ион противоположного знака образует полимерную основу (матрицу). [c.5]

Перевод неактивной (солеобразной) формы ионитов в активную осуществляется промывкой кислотой (для катионитов) или щелочью (для анионитов). Способные к обмену ионы, нейтрализующие заряд ионогенных групп полимера, носят название протиБоионов. Противоионы обладают подвижностью и не закреплены в определенных местах полимерной молекулы. Противоионы подобны соответствующим ионам в гомогенных средах и обладают аналогичными каталитическими свойствами. При этом надо учесть, что противоионы находятся в ионитах в сольватированном состоянии, что еще больше сближает их с ионами в растворах. Во многих случаях, когда нет обстоятельств, осложняющих протекание собственно химической реакции, наблюдаются совпадения гомогенной и гетерогенной реакций в отношении кинетических порядков по реагентам. [c.58]

В последние годы в литературе все чаще подчеркивается роль ионного обмена в процессе соосаждения. В связи с этим интересно упомянуть работы В. Т. Чуйко с сотрудниками, которые изучали концентрирование микропримесей гидроокисями и сульфидами, а также механизм явления. По мнению Чуйко, общеизвестные причины соосаждения, сокристаллизация, первичная обменная адсорбция, ионный обмен регулируются одним и тем же доминирующим процессом — конкуренцией ионов компонентов за места в кристаллической решетке. На основании этого автор обобщает названные явления и рассматривает их как ионообменную гетерогенную реакцию, протекающую с образованием твердого раствора во всем объеме осадка или только в его поверхности [91-94]. [c.230]

Кинетика реакции убедительно показывает, что процесс является гомогенным. Скорость обмена бензола имеет первый порядок как по бензолу, так и по платиновой соли, и обратный первый порядок по иону хлора [43]. Общая энергия активации для дейтерирования бензола равна 25,7 ккал моль, что существенно выше величины, полученной для соответствующей гетерогенной реакции над платиной, лежащей в пределах 9—17 ккал моль [48]. Для обмена бензола наблюдается [43] изотопный эффект /г (дей-терирования)//г (обратной реакции) = 1,65 Ч- 0,5. По аналогии с гетерогенным катализом, в гомогенной системе наблюдаются как ступенчатый, так и множественный обмен (табл. 4) и, следовательно, концепция и расчет множественного процесса, развитые Андерсоном и Кемболом [49] для гетерогенных условий, могут быть применены для гомогенного катализа. [c.109]

Существует определенное несоответствие между потребностями практики и геологической науки, с одной стороны, и теорией и уровнем экспериментальных работ в области миграционных процессов, с другой. Это несоответствие может быть устранено наряду с экспериментальными исследованиями построением едиЯой теории, охватывающей основные миграционные процессы — фильтрацию и диффузию — и учитывающей основные процессы взаимодействия мигрирующих веществ с вмещающими породами и друг с другом — адсорбцию, ионный обмен, химические реакции. Наиболее важное значение для геохимии имеют гетерогенные процессы геохимической миграции, происходящие на границе раздела фаз или сопровождающиеся образованием новых фаз. Теоретическое рассмотрение гетерогенных процессов геохимической миграции и составляет цель данной книги. [c.4]

При расчете константы равновесия этой гетерогенной реакции (константы обмена) следует учитывать коэффициенты активности веществ в растворе и в сорбенте. Как правило, константы обмена возрастают с увеличением заряда иона н сульфокатионите константа обмена однозарядных ионов на водород близка к единице, а трехзарядных — к 10. У ионов данной величины заряда и в не слишком конц. р-рах она возрастает с увеличением истинного (негидратированного) радпуса иона так, на монофункциональных сульфокатио-нитах константа обмена лития на водород равна примерно 0,6, а цезия — ок. 2. Иониты с аномально высоким по отношению к данному иону ионообменным сродством носят название селективных избирательность достигается введением в иониты специальных, обычно слабоосновных функциональных групп, нередко образующих с выделяемым ионом комплексное соединение. Большие по размерам ионы (витамины, антибиотики и пр.) или даже обычные ионы при поглощении ионообменными сорбента.ми очень плотной структуры обмениваются в малой степени, иногда — лишь на внешней поверхности зерен сорбента (т. наз. экстракристалл и ческий обмен). В остальных случаях обычно в И. о. участвуют все способные к обмену группы сорбента. Поэтому ионит, в отличие, наир., от активного угля, можно рассматривать как гомогенную фазу безотносительно к его структуре. Вследствие этого, в частности, обменная емкость ионообменных сорбентов пе зависит от их зернения. [c.154]

В работе Хаманна и Маккея [36 ] был рассмотрен вопрос о влиянии давления на равновесие ионного обмена, проводившегося на смолах, т. е. в условиях гетерогенного процесса, включающего обмен ионами между растворами и смолами. Авторами было изучено изменение концентрации водного раствора МаС1 при перемешивании его при различных давлениях со смесью (1 1) двух смол, одна из которых обладала слабой кислотностью, а другая — слабой основностью. В изучавшейся системе протекала реакция [c.68]

Одним из методов разделения смесей, применяющимся также и для глубокой очистки веществ, является метод ионного обмена. В основе этого метода лежат гетерогенные обменные химические реакции между ионами, т. е. между составляющими частями веществ — электролитов. Для осуществления метода обычно используется система, состоящая из твердой фазы, которая представляет собой способное к ионному обмену вещество — ионит, и жидкой фазы — раствора, содержащего разделяемую смесь (в частности, очищаемое вещество и примесь). В качестве ионитов применяются специально подбираемые некоторые природные, а также получаемые синтетическим путем материалы как органического (например, различные смолы), так и неорганического [например, цеолиты общего химического состава (ЫагО, СаО, АЬОз, п Si02, т Н2О)] происхождения. Рассматривая ионит как вещество, состоящее из фиксированных и ионогенных групп, реакции ионного обмена, протекающие в указанной гетерогенной системе, схематически можно записать следующим образом . [c.134]

При взаимодействии раствора сильно диссоциированной соли и угля продукт взаимодействия поверхностного окисла с водой реагирует с ионами соли, вызывая их обмен. При обмене ионив на адсорбенте идет гетерогенная химическая реакция, к которой применим закон действия масс, а сам процесс обмена подчиняется в простейших случаях закону эквивалентности и является обратимым. На характер обмена ионов влияет также изменение pH раствора, концентрация обменивающихся ионов, их химическая природа и структура адсорбента. На ионном обмене между адсорбентом и раствором основано образование ионообменных хроматограмм, и поэтому он имеет решающее значение для хроматографического анализа ионов, что предвидел еще М. С. Цвет . [c.45]

Однако, как оказалось, существует возможность доведения ионообменных реакций сильных электролитов до конца. Эта возможность реализуется в том случае, если процесс ионного обмена проводится не в гомогенной, а в гетерогенной среде, т. е. при введении в раствор твердой фазы, состоящей из способного к ионному обмену вегцостна — ионита. Тогда, в известной мере по аналогии со смещением равновесия вследствие увлечения одного из продуктов реакции в осадок, поглощение одного из иопов твердой фазой обеспечивает иногда довольно полное протекание процесса в желаемом направлении. В качестве иллюстрации приведенной выше аналогии между введением способной к ионному обмену твердо11 фазы с осадкообразованием уместно упомянуть работы, в которых было показано, что, нанример, в присутствии ряда современных высококачественных ионитов наблюдается растворение осадков сульфата стронция и даже бария, т. е. происходит переход соответствующего катиона из осадка в ионит. [c.6]

Следует иметь в виду, что рассмотренш процесса ионного обмена как химической гетерогенной реакции не является в реальном случае простым н связано не только с необходимостью учета ооффициентов активности, но и с рядом принципиальных осложнений. Упомянем для иллюстрации ряд осложнений такого рода, связанных с обменом многозарядных ионов, с нзменением степени гидратации ионов и с явлением комплексообразования в концентрированных растворах мшгеральных кислот. [c.91]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология