Ionitlar
Ionitlar odatdagi sharoitda qarama-qarshi ionlar hisobiga
elektroneytral hisoblanadi. Tarkibdagi tutib turiluvchi kislotali yoki
asosli xossali guruhlarning mavjudligi ionit zaryadini belgilaydi.
Qarama-qarshi ionlarning harakati ushbu ionitning ion-almashinish
hossasini belgilaydi. Statik sharoitda ionit va eritma o„rtasida yuzaga
keluvchi ion-almashinish jarayonini quyidagi tenglama bilan ifodalash
mumkin:
Kation –almashinish
Anion –almashinish
103
– ionit matritsasi;
,
-matritsaning yuzasidagi
bog„langan ionlar.
Ionlarning eritma va ionit o„rtasidagi taqsimlanishi taqsimlanish
koeffitsiyenti bilan xarakterlanadi:
⁄
⁄
Taqsimlanish koeffitsiyentlari qiymatlari statik yoki dinamik
sharoitlarda aniqlanib, ajralayotgan ionlarning tutilish hajmlarini
quyidagi tenglama bilan aniqlashda ishlatiladi :
Yuqorida keltirilgan kation-almashinish jarayoni uchun muvozanat
konstantasini hisoblash tenglamasi quyidagi ko„rinishda bo„ladi:
⁄
a – zarrachaning faolligi;
Odatda
konsentratsion
muvozanat
konstantasi
qiymatidan
foydalinadi:
⁄
⁄
Ion-almashinishing
konsentratsion
muvozanat
konstantalari
qiymatlari asosida kationlarning ionitga nisbatan moyillik qatorlari
aniqlangan. Ushbu qatorlar mavjud ionitda kationlarning ajralish
jarayonlarini bashorat qilish imkoniyatini yaratadi. Ionlarning zaryadi
oshib borishi bilan, ularning ionitlarga moyilligi oshib borish qoniniyati
o„rnatilgan, ya‟ni, kationlarning sorbsion xossalari
qatorda ortib boradi.
Bir xil zaryadli gidratlangan ionlarning
qatorida kation-almashuvchiga moyillik kamayib boradi.
Anion-almashuvchilar uchun ham moyillik qatori o„rnatilgan:
Ionitning selektivligi uning tabiatiga, matritsasining tuzilishiga va
tajriba shart-sharoitlariga ( muhitning pH qiymatiga, haroratga va
104
boshqalarga) bog„liq. Suyultirilgan eritmalar ishlatilganda zaryadi
kattaroq ionlar, konsentrlangan eritmalar ishlatilganda esa zaryadi kichik
ionlar ko„proq almashinadi. Harorat ko„tarilishi bilan odatda selektivlik
kamayadi.
Jarayonning selektivligini harakatli fazani tanlash (tarkib, pH, ion
kuchi, organik erituvchini qo„llash), sorbent g„ovakliligini o„zgartirish
yoki ionogen guruhlarning tabiati va joylashish joyini o„zgartirish usuli
bilan oshirish mumkin. Sorbent tarkibiga organik moddalarni (ditizon,
dimetilglioksim, 8-oksixinolin, kraun-efir) joylashtirish orqali jarayon
selektivligini yuqoriga ko„tarish mumkin.
Ion-almashinish xromatografiyasi odatda ionlarni ajratishda
qo„llaniladi. Ajratilgan moddalarni kimyoviy yoki fizik-kimyoviy
usullar
bilan
miqdoriy
aniqlash
mumkin.
Ion-almashinish
xromatografiyasi yordamida xossalari bir-biriga juda yaqin ionlarni;
masalan, natriy va kaliyni, sirkoniy va gafniyni, lantanoidlarni bir-
biridan ajratish mumkin.
Ion-almashinish
jarayoni
eritmadagi
barcha
kation
yoki
anionlarning umumiy miqdorini aniqlashga asoslangan. Masalan,
tarkibida KCl bo„lgan eritmani kationitning
formasi orqali
o„tkazganimizda, eritmada ekvivalent miqdorda
ionlari hosil bo„ladi:
Titrimetrik usul bilan vodorod ionlari konsentratsiya aniqlanadi va
shu asosda boshlang„ich eritmadagi kaliy ionlarining miqdori
aniqlanadi.
Suvni turli minerallardan tozalash ion-almashinish jarayoniga
asoslangan. Tozalanayotgan suv kationitninг
va anionitning
formalari orqali o„tkaziladi. Jarayon natijasida
va
ionlari hosil
bo„lib, ular suv molekulasiga aylanadi.
Ion-almashuvchi membranalar orqali toza holda kislota va
ishqorlar eritmalarini olish mumkin. Ion-almashuvchi membranalarning
ion-almashish selektivligi juda yuqori: kationit membranadan faqat
kationlar, anionit membranalardan esa faqat anionlar o„tadi. Masalan:
105
natriy sulfat suvli eritmasi elektroliz qilinganda toza sof holda natriy
ishqori va sulfat kislota olinadi.
Ionitlar sifatida tabiiy va sintetik moddalar ishlatiladi.
Seolitlar – kationlar bilan almashinuvchi tabiiy ionitlar. Bu
birikmalarda qarama-qarshi ionlari rolini ishqoriy va ishqoriy –yer
metallari kationlari bajaradi. Seolitlarda elak effekti mavjud, shuning
uchun ularning ichkari qismiga katta hajmli kation yoki molekulalar kira
olmaydi.
Toshko„mirni sulfat kislota bilan sulfolaganda va oksidlaganda,
ko„mir tarkibiga sulfo va karboksil guruhlari kiritiladi. Bunday ko„mirlar
ion-almashuvchi sifatida ishlatiladi. Oksidlangan ko„mirning yuqori
selektivligi zaryadlari bir xil bo„lgan kationlarni (kalsiy va magniy
kationlari) bir-biridan ajratishga imkon beradi.
Sintetik polimer moddalardan sintetik ion-almashuvchi smolalar
keng qo„llaniladi. Ular yuqori mexanik va kimyoviy mustahkamlikka,
almashinish hajmiga va selektivlikka ega.
Qattiq ion-almashuvchilar ip yoki karkas tuzilishiga ega bo„lib,
ion-almashuvchi guruhlarga ega bo„lgan makromolekulalardan tashkil
topgan.
Sintetik ion-almashuvchi smolalarning gidrofob matritsalarida
zaryadga ega bo„lgan guruhlar mavjud. Kationlar uchun bunday
guruhlarga
va anionlar uchun
guruhlari kiradi.
Ionitlar C-C mustahkam bog„ini buza olmaydigan suv va boshqa
organik erituvchilarda erimaydi. Ion almashuvchi ionit kristall
tuzilishida ko„pgina kanal va g„ovaklar bo„lganligi uchun bo„kish
xossasiga ega.
Ion-almashinish smolalarining asosiy sintez qilish reaksiyalari –
polikondensatsiya va polimerizatsiya reaksiyalaridir.
Ularni sintez qilishda boshlang„ich modda sifatida formaldegid va
para-o„rinbosar fenollar, stirol va divinil benzol, etilendiamin,
etilenglikol va stirol efirlari ishlatiladi.
106
Polimerizatsiya reaksiyasi orqali mono-, polikondensatsiya
reaksiyasi orqali polifunksional ion almashuvchi smolalar olinadi. Stirol
asosida kation almashuvchi ionitlar olishda birlashtiruvchi (bog„lovchi)
modda sifatida asosan divinilbenzol ( rasm. .) ishlatiladi.
18-
rasm. Stirol va divinilbenzol strukturasi (a) va ular asosida
olingan kislotali kationalmashuvchi ionit strukturasi (b.
Bunday sorbentlarning ionalmashinish sig„imi silikagel asosida
olingan sorbentlarnikiga nisbatan 5-10 marta kattadir( 2-jadval).
Organik sintetik xossalari ular matritsasining tuzilishi, harakatli
ionlar va qarama-qarshi ionlar, yutilayotgan ionlarning soni va turi bilan
aniqlanadi.
Qarama-qarshi ionlarning harakati matritsa tarkibidagi gidrofil
guruhlarning soni va ko„ndalang bog„larning soni bilan aniqlanadi.
Organik
birikmalarning
(biokimyoviy
aralashmalar)
ion-
almashinish jarayonida asosan modifikatsiya qilingan sellyuloza-
karboksimetil sellyuloza (kuchsiz kislota xossali), dietil-aminosellyuloza
(o„rta asosli) va dekstrinning gidrofil gellari ishlatiladi.
107
2-jadval
Modifikatsiya qilingan silikagel asosidagi ionitlar
Struktura formulasi
Nomi
Diasorb-130-DEAE
Diasorb-130-TA
Diasorb-130-Karboksi
Diasorb-130-Sulfo
Diasorb-130-IDK
Dekstran qilingan gellar makro g„ovakli ion-almashuvchi
smolalarni eslatadi. Xuddi sellyuloza asosidagi ionitlar kabi yuqori
gidrofil xossaga ega. Dekstran gellar sharsimon shaklda ishlab
chiqariladi. Ulardagi govak diametrining o„lchami ion-almashuvchi
smolalarnikiga
nisbatan
katta.
Shuning
uchun
ular
asosan
makromolekulalarni ajratishda gel xromatografiyasida qo„llaniladi.
Do'stlaringiz bilan baham: |