Коллоидная химия

Первыми синтетическими ионитами были плавленые и гелеобразные пермутиты - алюмосиликаты, подобные природным цеолитам. Гелеобразные пермутиты сравнительно долго применяли для умягчения воды.

Широкое распространение получили иониты на основе органических смол - синтетические ионообменные смолы. Их преимущества:

• высокая механическая прочность;

• высокая химическая стойкость;

• большая сорбционная емкость, так как обмен ионами часто идет по всему объему смолы, а структура смолы обычно проницаема для ионов, находящихся в растворе. Размеры зерен ионитов находятся в пределах от 0,25 до 2,0 мм.

Смолы, способные обменивать катионы, называют катионитами, они содержат группы: (фенольные). Примерами катионитов являются фенолформальдегидные смолы.

Смолы, способные обмениваться анионами, называют анионитами, они содержат активные группы:

Если ионит привести в контакт с раствором электролита, то через определенное время установится равновесие между ионами в ионите и в растворе, называемое ионообменным равновесием. Ионообменное равновесие в общем виде выглядит так:

где - заряды обменивающихся ионов .

Константа этого равновесия К, называемая константой ионного обмена, равна:

где - концентрация ионов в ионите, с - концентрация ионов в растворе.

Часто для характеристики ионного обмена пользуются уравнением Никольского:

Для данного ионита константа обмена отражает свойства обменивающихся ионов и характеризует селективность ионита по отношению к тем или иным ионам.

2.5.9.

СМАЧИВАНИЕ

Смачивание - это поверхностное явление, заключающееся во взаимодействии жидкости с твердым или другими жидкими телами при наличии одновременного контакта с воздухом. Явления смачивания близки к адсорбционным, так как и те и другие определяются интенсивностью взаимодействия между молекулами различных веществ.

Рассмотрим явление смачивания на примере капля жидкости, нанесенной на поверхность твердого тела (существует также явление смачивания одной жидкости другой). При этом могут наблюдаться два крайних случая.

1 случай. Капля жидкости самопроизвольно растекается на поверхности, пока не покроет всю поверхность или пока слой жидкости не станет мономолекулярным. Это полное смачивание. Пример: капля воды на обезжиренном стекле.

2 случай. Капля жидкости на твердой поверхности самопроизвольно принимает почти сферическую форму. В этом случае говорят, что твердая поверхность не смачивается жидкостью, наблюдается полное несмачивание. Пример: капля ртути на неметаллической поверхности.

Между этими крайними случаями наблюдаются различные промежуточные, когда поверхность частично смачивается жидкостью.

Из термодинамики вы знаете, что самопроизвольно протекают процессы, приводящие к уменьшению свободной энергии системы. В данном случае процесс протекает на поверхности, следовательно, он должен сопровождаться уменьшением свободной поверхностной энергии, которая характеризуется поверхностным натяжением . До того, как каплю нанесли на твердую поверхность, эта поверхность находилась в контакте с воздухом и имела поверхностное натяжение . Поверхностное натяжение жидкости на границе с воздухом . Когда капля оказалась на твердой поверхности, между ними возникла граница, которая характеризуется поверхностным натяжением . Следовательно, поведение капли определяется соотношением . Если , то системе выгодно, чтобы капля закрыла часть твердой поверхности, т.е. растеклась по ней. При этом происходит частичная замена поверхности с большей поверхностной энергией поверхностью с меньшей свободной энергией , что, естественно, приводит к уменьшению запаса энергии в системе. Однако если капля жидкости будет растекаться, то увеличится площадь поверхности "жидкость-газ", а это приведет к увеличению свободной энергии системы. Отсюда можно сделать вывод, что если , будет происходить полное смачивание. Если