Адсорбционная способность возрастает

 

 

б) Чем больше заряд иона, тем сильнее ион притягивается противоположно заряженной поверхностью твердого тела, тем сильнее адсорбция:

K ⁺ ‹‹ Са ²⁺ ‹‹ Al ³⁺

Усиление адсорбции

Особый интерес представляет адсорбция ионов поверхностью кристалла, в состав которого входят такие же ионы или родственные ионы. В этом случае адсорбцию можно рассматривать как кристаллизацию, т.е. достройку кристаллической решетки способными адсорбироваться на ней ионами. Это позволило Панету и Фаянсу сформулировать следующее правило:

На кристаллической поверхности адсорбента адсорбируются те ионы, которые способны достраивать кристаллическую решетку и дают труднорастворимое соединение с ионами, входящими в состав кристалла.

Пример:

+ K⁺ + Cl^-

Ионообменная адсорбция, ее особенности. Вещества иониты. Их деления на катиониты, аниониты и амфолиты. Деление ионитов по химической природе каркаса (неорганические, минерально-органические).

Ионообменная адсорбция – это процесс, при котором твѐрдый адсорбент обменивает свои ионы на ионы такого же знака заряда, находящиеся в растворе.

Для ионообменной адсорбции характерно следующее:

v эта адсорбция специфична, т.е. к обмену способны только определѐнные ионы, по своей природе этот процесс приближается к химическим явлениям;

v ионообменная адсорбция не всегда обратима;

v протекает медленнее, чем молекулярная адсорбция;

v при ионообменной адсорбции может меняться рН среды.

Вещества, проявляющие способность к ионному обмену при контакте с растворами электролитов, называются ионитами. Большинство ионитов – твѐрдые, нерастворимые, ограниченно набухающие вещества. Иониты состоят из каркаса, несущего положительный или отрицательный заряд, и подвижных противоионов, которые компенсируют своими зарядами заряд каркаса и стехиометрически обмениваются на противоионы раствора электролита.

По знаку заряда обменивающихся ионов иониты делят на катиониты, аниониты и амфолиты.

По химической природе каркаса – на неорганические, органические и минерально-органические. Неорганические и органические иониты могут быть природными (целлюлоза, древесина, торф) и синтетическими (силикагель, Al2O3, наиболее важны ионообменные смолы). Минерально- органические состоят из органического полиэлектролита на минеральном носителе.

Иониты применяются для очистки, разделения и концентрирования веществ из водных органических и газообразных сред. Например: очистка сточных вод, лекарственных веществ, сахара, выделение ценных металлов и т. д.

 

Хроматография. Понятия об адсорбционной, распределительной, ионообменной хроматографии. Хемосорбционная хроматография. Молекулярно-ситовая хроматография (или гельфильтрация). Деление хроматографии по технике эксперимента: колоночная, бумажная и тонкослойная хроматография.

Хроматография представляет собой динамический метод анализа, основанный на многократно повторяющихся процессах сорбции и десорбции.

Обязательным условием для проведения хроматографии является наличие двух фаз: неподвижной (стационарной) и подвижной. В результате того, что различные вещества (А, Д, Н) перемещаются вдоль стационарной фазы с разной скоростью, происходит их разделение (см. рис.). Хроматография – один из немногих методов, сочетающий в себе и разделение, и количественное определение веществ, входящих в состав многокомпоиснтных проб. Различная скорость перемещения отдельных компонентов смеси вдоль стационарной фазы связана со сложным характером взаимодействия в системе «вещество – подвижная фаза – неподвижная фаза». По доминирующему механизму различают адсорбционную, распределительную, ионообменную, хемосорбционную и молекулярно-ситовую хроматографию.

Адсорбционная хроматография основана на различии в адсорбционных свойствах разделяемых веществ. Компоненты, не адсорбирующиеся стационарной фазой, будут во время анализа находиться только в подвижной фазе, скорость их перемещения вдоль стационарной фазы будет максимально возможной. Наоборот, хорошо адсорбирующиеся компоненты будут медленно передвигаться вдоль стационарной фазы.

Распределительная хроматография основана на различиях в коэффициентах распределений, представляющих собой отношение концентрации вещества в неподвижной фазе – жидкости – к концентрации вещества в подвижной фазе – газе или жидкости.

В ионообменной хроматографии разделение вещества связано с различием термодинамических констант ионного обмена определяемых ионов.

Хемосорбционная хроматография включает в себя несколько вариантов хроматографических процессов, общим для них является различие в термодинамических константах того или иного вида химического равновесия: констант растворимости(осадочная хроматография), констант нестойкости комплексных соединений(адсорбционно-комплексообразовательная хроматография), и констант реакции с переносом электрона (редокс-хроматография).

К хемосорбционной хроматографии относится и биоспецифическая (аффинная) хроматография, основанная на специфичности взаимодействия, лежащего в основе биологической функции фермента. Стационарная фаза содержит либо фермент, либо субстрат, в результате чего из анализируемой смеси с высокой степенью специфичности будет «вылавливаться» партнер соответствующей фермент-субстраной реакции.

Молекулярно-ситовая хроматография (устаревшее название – гельфильтрация) позволяет анализировать смеси, содержащие вещества со значительно различающимся размером молекул. В качестве стационарной фазы используют пористые тела – молекулярные сита, которые являются проницаемыми для молекул только определенного размера. Крупные молекулы, не попадая в поры, перемещаются вдоль стационарной фазы быстрее, чем мелкие. Молекулярно-ситовая хроматография чрезвычайно широко применяется в биохимии для разделения смесей биополимеров (например, белков) на фракции.