Иониты: общее понятие

Умягчение и обессоливание воды осуществляют главным образом с помощью ионитов.

Иониты разделяют на два типа: катиониты и аниониты. Эти названия объясняют тем, какие противоионы, в процессе диссоциации, выделяет ионит в ближайшее водное окружение. Если зерно ионита само заряжено отрицательно, а водную среду выходят противоионы в виде положительно заряженных противоионов, какими могут быть ионы водорода (Н+) или ионы металлов (Меn+), то такой ионит называют катионитом, так как при диссоциации образуются противоионы – катионы. Если зерно ионита само заряжено положительно, а водную среду отделяются от него противоионы в виде отрицательно заряженных противоионов, какими обычно могут быть ион гидроксила (ОН-) или кислотные остатки (Аnn-), то такой ионит называют анионитом, так как при диссоциации образуются противоионы – анионы.

Общеизвестны такие вещества как кислоты, основания и их соли. Водородные кислоты в общем можно изображать так: НХ (Х – кислотный остаток), т.е. в виде соединения иона водорода с остатком (анионом) любой кислоты. Гидроксилсодержащие основания можно изобразить как Ме(ОН)n (Меn+ - катион любого металла), т.е. в виде соединения аниона гидроксила с катионом любого металла. Соли, как известно, являются продуктом взаимной нейтрализации кислот и оснований и имеют вид МеХ.

Кислоты, основания и соли представляют собой электролиты. По аналогии иониты тоже называют электролитами, точнее – полиэлектролитами, подчеркивая приставкой “поли” многочисленность ионов, образуемых одной частицей ионита при диссоциации в воде. Если условно-нерастворимую частицу ионита обозначить для катионита через R-, а для анионита через R+, то получим четыре формы, в которых могут существовать иониты, а именно:

для катионитов

R-Н+ - водородная форма катионита, аналогичная обычной водородной кислоте,

R-Ме+ - солевая форма катионита, аналогичная структуре соли;

для анионитов

R+ОН- - гидроксильная форма анионита, аналогичная обычному гидроксилсодержащему основанию,

R+Х- - солевая форма анионита, аналогичная структуре соли.

Этими четырьмя схематическими изображениями структуры ионитов подчеркивается их общность со структурой обычных кислот, оснований и солей. Однако на этом фоне следует подчеркнуть нерастворимость ионитов в воде и большей части неводных растворителей, т.е. такое их поведение в кислотной, основной или солевой формах, при котором реакции их взаимодействия с другими растворимыми веществами можно ограничивать и завершать в объеме аппарата без распространения самих реагентов или продуктов реакции по всему объему раствора (воды), как это происходит с низкомолекулярными, мономерными кислотами, основаниями и их солями.

Синтетические иониты обычно состоят из матрицы, т.е. зерна, изготовленного из сополимера или путем поликонденсации мономерных органических молекул. В эту матрицу (зерно) путем химического взаимодействия введены ионогенные группы кислотной или основной функции, поэтому такие группы часто называют функциональными группами. Если введенные в матрицу функциональные или ионогенные группы имеют структуру кислотных остатков (-СООН; -SО3Н; -РО4Н2 и т.п.), то такой ионит называют катионитом, так как он способен к обмену катионами-ионами водорода или положительно заряженными ионами металлов. Если введенные в матрицу ионогенные группы имеют структуру и функцию оснований (aN; =NH; -NH2; -NR3+ и т.п.), то такой ионит называют анионитом, так как он способен к обмену анионами-ионами гидроксила или отрицательно заряженными кислотными остатками. Когда в ионит введены одинаковые функциональные группы, такие иониты называют монофункциональными, а в случаях, когда вводятся группы разной структуры, иониты называют полифункциональными. Если же в одни и те же зерна ионитов введены кислотные и основные ионогенные группы, такие иониты следует называть смешанными.

Другое по теме

Основы обратноосмотической обработки воды
Метод обратного осмоса заключается в фильтрации растворов под давлением через специальные полупроницаемые мембраны, пропускающие молекулы растворителя и полностью или частично задерживающие молекулы либо ионы растворенных веществ. В основе метода лежит явление осмоса – самопроизвольного перехода воды через полупроницаем ...

Ионометрия. Метод добавок
Интерес к методу добавок в ионометрии вызывается тем, что он играет более значительную роль, чем метод добавок в других методах анализа. Ионометрический метод добавок дает два больших преимущества. Во-первых, если колебание ионной силы в анализируемых пробах непредсказуемо, то применение распространенного метода градуи ...