Катионный обмен

Коэффициент распределения катиона где с+ - максимальное значение n для катионного комплекса) ме­жду водной фазой и натриевой формой катионита можно выра­зить через константу равновесия. Та­ким образом, стехиометрнческая константа распределения ВАnz+ определяется формулами

и будет постоянной при условии, что постоянны значения и отношение концентрации ионов натрия в двух фазах. Послед­нее условие выполняется, если водная фаза содержит постоян­ную высокую концентрацию ионов натрия и обмен невелик. По­добным образом, если вероятен гидролиз группы В в смоле или в растворе, то достаточно использовать смолу в водород­ной форме и сильную кислоту в качестве фонового электро­лита. Использование постоянной ионной среды так­же обеспечивает постоянство коэффициентов активности в вод­ной фазе.

Томпкинс и Мэйер нашли, что константа рав­новесия обмена между ионами лантана и аммония на смоле Дауэкс 50 достигает постоянной величины при очень низких концентрациях ионов лантана. Работы Фронеуса по ацетатным системам меди и никеля указывали на то, что при постоянной и очень малой загрузке смолы значения К зависят от концентрации свободных ацетат-ионов в водной фазе. Это означает, что, несмотря на разные заряды, формы В2+ и ВА+ действуют одинаково на коэффициенты ак­тивности в фазе смолы при условии, что они присутствуют толь­ко в небольших концентрациях. Поэтому Фронеус рекомендует получать количественные сведения о комилексообразованиии полной фазе на основе измерений, которые относились бы к постоянным и очень небольшим загрузкам смолы. Поэтому ионообменный метод не пригоден для количественного изучения систем, в которых образуются полиядерные формы. Для того чтобы обеспечить независимость констант от кон­центрации водородных ионов раствора, следует использовать сильнокислую однофункцнональную смолу, такую, как сульфи­рованный полистирол (например, Дауэкс 50, Цеокарб 225 или Амберлит 120). Дальнейшим недостатком слабокислых смол, содержащих фенольные группы, является их тенденция к вос­становлению поглощенных форм (например, иона VО2+ ). Если используются сильнокислые обменники при малой и по­стоянной загрузке, то коэффициенты активности в фазе смолы и отсюда стехиометрический коэффициент распределения между смолой и постоянной ионной средой будут оступаться постоян­ными.

Общее предположение, что только положительно заряжен­ные формы сорбируются на катионите, было проверено на си­стеме оксалата магния. Если оно справедливо в любом слу­чае,- то распределение центральной группы между катионитом и раствором определяется выражением

при условии, что коэффициенты активности в обоих фазах соот­ветственно контролируются. Метод ограничивается системами комплексов катионных центральных групп с отрицательно заряженными лигандами.

Катионный обмен не является ни относительно точным, ни относительно удобным методом для определения констант устойчивости большинства систем. Функцию nв(а) невозмож­но определить с такой же точностью, которую часто получают в потенциометрии, а интерпретация данных включает (с++1) параметров в дополнение к искомым величинам βn.Так как В не может меняться в большой области концентраций, то этот метод ограничивается моноядерными системами. Более того, возникают заметные изменения nв от а, если лигандом яв­ляется анион. Однако метод пригоден для изучения систем, в которых В следует сохранять очень низким (например, вслед­ствие образования полиядерных форм при макроконцентрациях или из-за большой радиоактивности или недостаточного коли­чества группы В). Наиболее удобно, когда происходит распре­деление только центральной группы, но для катионного обмена были получены обнадеживающие результаты, которые согла­суются с данными других методов в системах с с+>0.

Смотрите также

Ненаркотические анальгетики
...

О-хлорстирол
...

Cупрамолекулярная химия
Проанализировано развитие области науки, называемой супрамолекулярной химией. Даны основные определения и понятия этой дисциплины. В историческом контексте рассмотрены исследования, заложивш ...