2. Ионная адсорбция

Адсорбция ионов наблюдается при контакте твердого адсорбента и раствора электролита. В этом случае растворенное вещество адсорбируется в виде ионов.

Ионная адсорбция является более сложным процессом по сравнению с молекулярной адсорбцией, т.к. в растворе присутствуют минимум 3 вида частиц: катионы и анионы растворенного вещества и молекулы растворителя.

Ионная адсорбция имеет следующие особенности:

1. Адсорбция ионов является избирательной. Как правило, на твердом адсорбенте из раствора адсорбируются преимущественно ионы одного вида (катионы или анионы). (Зимон с. 99)

2. В основе ионной адсорбции лежат электростатические и химические силы, и она чаще всего кинетически необратима.

На ионную адсорбцию влияет ряд факторов:

1. Химическая природа адсорбента

Поскольку ионы способны к поляризации, то они адсорбируются преимущественно на полярных адсорбентах, при этом поверхность адсорбента приобретает заряд. Оставшиеся в растворе противоположно заряженные ионы электролита под действием сил электростатического притяжения остаются вблизи поверхности адсорбента, образуя так называемый двойной электрический слой (ДЭС). В связи с этим адсорбцию ионов часто называют полярной адсорбцией.

На неполярных адсорбентах электролиты либо совсем не адсорбируются, либо адсорбируются в незначительном количестве.

2. Химическая природа ионов

Правила адсорбции ионов на твердых поверхностях:

а) чем больше заряд иона, тем сильнее он притягивается противоположно заряженной поверхностью твердого тела, тем сильнее адсорбция. Ионы можно расположить в ряд (Гедройц) :

К⁺ << Са²⁺ << А1³⁺ << Th⁴⁺.

у силение адсорбции

б) при одинаковом заряде ионов большое влияние на адсорбцию оказывает величина радиуса иона. Чем больше радиус иона, тем лучше он адсорбируется, так как с увеличением радиуса иона возрастает его поляризуемость, а, следовательно, и способность притягиваться к полярной поверхности, т.е. адсорбироваться на ней. Одновременно с увеличением радиуса уменьшается степень гидратации иона, что облегчает адсорбцию. В соответствии с этим ионы можно расположить в ряды по возрастанию способности к адсорбции, которые называют лиотропными рядами или рядами Гофмейстера:

одновалентные катионы: Li⁺ < Na⁺ < К⁺ < Rb⁺ < Cs⁺

двухвалентные катионы: Mg²⁺ < Ca²⁺ < Sr²⁺ < Ba²⁺

одновалентные анионы: Сl^– < Br^– < NО₃^– < I^– < CNS^–.

а дсорбционная способность возрастает

Особый интерес для коллоидной химии представляет адсорбция ионов поверхностью кристалла, в состав которого входят ионы той же природы. В этом случае адсорбцию можно рассматривать как кристаллизацию, т.е. достройку кристаллической решетки способными адсорбироваться на ней ионами. Панет и Фаянс сформулировали следующее правило: На кристаллической поверхности адсорбируются ионы, которые способны достраивать кристаллическую решетку и дают малорастворимое соединение с ионами, входящими в кристалл.

Так, если мы имеем кристаллы хлорида серебра AgCl, а в растворе ионы К⁺ и Сl^–, то адсорбироваться на кристаллах будут ионы Сl^–. Если кристаллы AgCl присутствуют в растворе AgNO₃, то будет идти адсорбция ионов серебра.

Достраивать кристаллическую решетку способны не только ионы, входящие в состав кристаллической решетки, но и изоморфные с ними, а также атомные группы близкие к атомным группам, находящимся на поверхности кристалла. Например, для ионов хлора изоморфными являются ионы Br^–, I^–, CN^–, CNS^–.