Заряд - каркас
Cтраница 2
При поглощении электролита из раствора вместе с противоионами в ионит проникает эквивалентное количество подвижных ионов того же знака, что и заряд каркаса. Поэтому содержание противоионов в ионите определяется не только плотностью заряда каркаса, но и содержанием коионов. [16]
Следовательно, содержание противоионов в ионите определяется не только величиной заряда каркаса, но и содержанием коионов. [17]
Чернеску [472] установил, что в шабазите обмен иона натрия на тетраметиламмониевый катион не происходит из-за большого размера катиона по сравнению с входными окнами адсорбционных полостей шабазита. Даже в том случае, если катион алкиламмония может проникнуть в элементарную полость, ее объем может оказаться недостаточным для размещения всех катионов, необходимых для нейтрализации заряда каркаса. [18]
Изменения в структуре каркаса и изменения позиций катионов в процессе дегидратации являются, по-видимому, общим свойством всех цеолитов, но эти изменения после полной и даже частичной дегидратации являются необратимыми у малотермостойких цеолитов и обратимыми у термостойких. Причины структурных изменений при дегидратации цеолитов надо искать в том, что молекулы воды, находящиеся в полостях и каналах каркаса цеолитов, определенным образом участвуют в компенсировании неравномерно распределяющихся зарядов каркаса и катионов, а при удалении молекул воды из решетки происходит нарушение распределения зарядов, что и приводит к некоторой деформации каркаса и изменениям позиций подвижных катионов. [19]
Баррероы [ l2 I было показано, что в цеолите NaA обмен иона натрия на тетраметиламмонийный катион не происходит из-за большого размера катиона по сравнению с окнами полостей цеолита. Даже в том случае, если катион алкил аммония может проникнуть в элемента р - ную полость, ее объем может оказаться недостаточным для разме - щения всех катионов, необходимых для нейтрализации заряда каркаса. [20]
В соответствующих условиях свободный объем внутри алюмосиликатного каркаса может быть заполнен солью. Хорошо известны минералы из групп содалита, канкринита и скаполита, в компактных алюмосйликатных каркасах которых узкие каналы полностью заполнены катионами и анионами. Часть катионов компенсирует заряд каркаса, а остальные компенсируют заряды анионов. Формально химический состав содалита соответствует NajjAleSieO 2NaCl, однако кристаллографически все ионы Na идентичны. Соль и включающий ее фельдшпатоид или цеолит образуют единую структуру, и весь комплекс можно рассматривать как химическое соединение, в котором алюмосиликатный каркас выполняет роль относительно жесткой электростатической матрицы, окружающей определенный набор анионов и катионов. Содержащие соль цеолиты были изучены рентгеноструктурным методом только в виде порошков, поэтому сначала мы рассмотрим данные, полученные на монокристаллах фельдшпатоидов групп содалита и канкринита. [21]
В последнее время наибольшее внимание уделяется природным каркасным алюмосиликатам, особенно их разновидности, называемой цеолитами. Эти материалы имеют отрицательно заряженный трехмерный алюмосиликатный каркас со строго регулярной тетраэдрической структурой. В промежутках каркаса находятся гидратированные положительные ионы щелочных металлов, компенсирующие заряд каркаса, и молекулы воды. При нагревании цеолитов из них выделяется вода ( цеолит - кипящий камень) и образуются адсорбционные полости, соединяющиеся между собой и с внешним пространством входами-окнами малых размеров. По этой причине цеолиты сорбируют лишь молекулы веществ, критический размер которых меньше эффективного размера входного окна; от этого и их второе название - молекулярные сита. [22]
В порах ионита содержатся не только противоионы, но и молекулы раствори теля и другие растворенные вещества, в числе которых могут быть и ионы того же знака, что и заряд каркаса. Таким образом, содержание противоионов в ионите определяется двумя факторами - величиной заряда каркаса и содержанием коионов. [23]
Цеолиты X и Y являются идеальными объектами для изучения катионного обмена. Они способны обмениваться с самыми разнообразными катионами, в том числе с комплексными и с крупными органическими катионами, и могут окклюдировать соли. На примере этих цеолитов отчетливо видно, как структурные особенности ( положение и распределение катионов, заряд каркаса, упорядоченность расположения алюминия) влияют на характер катионообменных реакций. Минерал фожазит не был изучен с этой точки зрения, потому что он встречается в природе в ничтожных количествах. [24]
Иониты представляют собой сшитые полимеры, имеющие в молекуле специфическиефункциональные группы, которые способны посылать в раствор как катионы, так и анионы. Противоионы не закреплены в определенных местах полимерной молекулы. При погружении смолы в раствор противоионы могут перейти в него, а в ионит войдут другие ионы из раствора и примут участие в компенсации заряда каркаса. [25]
 |
Схематическое изображение обмена ионами между ионитом и раствором. [26] |
Способность к ионному обмену объясняется строением ионитов. Ионит состоит из каркаса, связанного валентными силами или силами решетки. Этот каркас обладает положительным или отрицательным зарядом. Заряд каркаса компенсируется противоионами. Противоионы подвижны - внутри каркаса и могут быть заменены ионами с зарядом того же знака. Таким образом, как уже говорилось выше, каркас катионита является полианионом, а каркас анионита - поликатионом. Обменная емкость является постоянной для данного ионита и определяется плотностью заряда каркаса. [27]
В случае ионного обмена нерастворимой неподвижной фазой служит полимерная ионообменная смола - ионит. Ионит состоит из каркаса ( типа губки), несущего положительные или отрицательные заряды. Каркас катионнта является полианионом, а каркас анионита-поликатионом. Заряд каркаса нейтрализован противоионами, способными мигрировать внутри каркаса и обмениваться на эквивалентное количество соответственно катионов или анионов. [28]
 |
Структура гидраргиллита ( гиббсята v - Al ( OH3i.| Структура брусита Mg ( OH2. [29] |
Чрезвычайно интересна с этой точки зрения структура сурьмяной кислоты ( рис. VI. При этом от - рицательный заряд каркаса компенсируется способными к обмену катионами. [30]
Страницы: 1 2 3