Классификация ионитов

От степени диссоциации активных групп зависит, насколько силь­но выражены основные или кислотные свойства ионита. В зависимости от этого различают четыре группы ионитов.

Сильнокислотные катиониты, содержащие сильно диссоциирую­щие кислотные группы, например: -SO₃H. Эти катиониты способны к об­мену ионов в кислой, нейтральной и щелочной средах (КУ-1, КУ-2, СДВ и др).

Слабокислотные катиониты, содержащие слабо диссоциирующие кислотные группы -СООН, -ОН и др., способны обменивать ионы при рН>7(КБ-2, КБ-4 и др.).

Сильно основные аниониты, содержащие четвертичные аммоний­ные группировки – NR⁺. Эти аниониты способны к обмену ионов в кислой, щелочной, нейтральной средах (АВ-17, AB-I8 и др.).

Слабоосновные аниониты, содержащие основные группы -NH₂; =NH;=N-. Обмен ионов на таких анионитах происходит при рН<7 (АН-23,АН-2Ф и др.).

Иониты, содержащие только одинаковые ионогенные группы, называются монофункциональными, а имеющих несколько подвижных групп называются полифункциональными. Катиониты, у которых все под­вижные ионы представляют собой ионы водорода, обозначают как Н - катиониты или Н-форма катионита. Если же ионы водорода замешены ка­тионами (Na+, Са²⁺ и т.д.), то применяют соответственно обозначения Na-форма катионита. Аналогичны обозначения для анионитов. Свойства некоторых ионитов приведены в таблице 3.

Таблица 3

Марка	Ионогeнные группы	Сдельный объем набухшего ионита 8 мл/г	Обменная емкость ммоль/л
Катиониты КУ-1 КУ-2 СДВ СБС КБ-4	-SО3Н, - OH -SО3Н -SО3Н -SО3Н -СООН	3 2.5 3.2 2.5 -	4.5-5.1 4.9-5.1 4.2 3.0 10.0
Аниониты АВ-17 ЭДЭ-10П АН-2Ф Н-О АН-1	-N+(CH3)3 =NH; =N- , -N+(CH3)3 =NH; =N- =NH; =N- -NH2; =NH	- -, 3,4 2.5-2.8 - 2.2-2.5	4.3 8.5-9.0 10,6 4.1 4.0

Обменная емкость определена для катионитов по 0,1 н NaOH, для анионитов - по 0,1 н НС1.

Ионообменные процессы

Реакции на ионитах протекают согласно следующим уравнениям:

катионный обмен -

R- H+ Na⁺  R-Na+H⁺

R- Na + К⁺  R-K + Na ⁺

анионный обмен -

R- ОН + Сl^-  R-Cl +OH^-

R - Cl + NO₃^-  R – NO₃ + Сl^-

Поглощение ионов сорбентом зависит от природы и структуры ионита, от природы хроматографируемых веществ, от условий проведе­ния эксперимента. Весьма важной величиной, характеризующей процесс ионного обмена, является коэффициент распределения К_р. Эту величину очень часто определяют и используют для нахождения оптимальных ус­ловий хроматографического разделения ионов.

Коэффициент распределения определяют отношением количества ионов, поглощенных ионитом, к количеству ионов, оставшихся в водной фазе^:

С _ионита  М

К_р = ___________

С_р-ра  V

Где С_ионита, С_{раствора} - равновесные концентрации ионов в соответствующих фазах; М - масса ионита, г; V - объем водной фазы, мл,

Количество ионов определяют произведением концентрации его в той или другой фазе на количество этой фазы. Чем больше концентрация ионов в фазе ионита и чем больше масса ионита, тем более полным явля­ется извлечение. О возможности разделения ионов судят по отношению коэффициентов распределения этих ионов, определенных в одинаковых условиях.

Отношение коэффициентов распределения двух ионов, найденных в одинаковых условиях, называют коэффициентом разделения. Коэффициент разделения характеризует способность этих ионов к разделению. Если коэффициенты распределения одинаковы, то разделе­ние ионов невозможно. Поэтому для разделения выбирают такие условия, при которых коэффициент разделения достаточно высок.