Уменьшение радиуса гидратированного иона

Лиотропный ряд адсорбции однозарядных катионов:

катион                  Cs⁺ Rb⁺ NH₄⁺   K⁺ Na⁺ Li⁺

радиус, Å             1,68 1,48 1,43 1,33 0,95 0,6

Увеличение радиуса гидратированных катионов

Уменьшение адсорбции

Лиотропный ряд адсорбции однозарядных анионов:

анион          NO₃^–    I^– Br^– Cl^– F^–

радиус, Å                    2,5 2,16 1,36 1,81 1,36

Увеличение радиуса гидратированных анионов

Уменьшение адсорбции

2.2.5. Ионообменная адсорбция

Адсорбенты, способные к обмену ионами, называются ионитами.

Иониты — твердые адсорбенты, нерастворимые в воде и органических растворителях, имеющие общие формулы RM_x и RA_y, содержащие катион M или анион А, способные к обмену с катионом M₁ и анионом A₁.

Иониты имеют сетчатую структуру. С сеткой ковалентно связаны группы атомов R^±, несущие положительный или отрицательный заряд (фиксированные ионы). Этот заряд компенсируется противоионами (М⁺ или А^–). Фиксированные ионы вместе с противоионами (R^–M⁺ или R⁺А^–) называют ионогенными группировками.

По типу ионогенных групп иониты делят на катиониты R^– M⁺ (кислотные иониты, обменивающие катионы) и аниониты R⁺А^– (основные иониты, обменивающие анионы).

Сильнокислотные катиониты содержат остатки серной, фосфорной и других кислот, слабокислотные — карбоксильные, сульфгидрильные группы.

Сильноосновные аниониты содержат аммониевые или сульфониевые основания, а слабоосновные — аминогруппы и остатки других органических азотистых оснований.

Ионообменные реакции:

для катионита: R^–H⁺ + Na⁺ R^–Na⁺ + H⁺

для анионита: R⁺OH^– + Cl^– R⁺Cl^– + OH^–

Активность ионитов — поглощающая способность характеризуется обменной емкостью (ОЕ) — количеством ионов (ммоль), связываемых одним граммом сухого ионита из раствора в равновесных условиях.

Иониты нашли широкое применение в медицине: как средства для регулирования водно-солевого баланса, для детоксикации при отравлениях токсичными электролитами, для предотвращения ацидозов и т. д. В хирургии, например, монокарбоксицеллюлоза используется в качестве гемостатического бактерицидного и рассасывающего средства, а также как носитель лекарственных препаратов.

Применение в фармации: умягчение жесткой, опреснение засоленной воды, для извлечения из анализируемых смесей различных компонентов.

2.2.6. Смачивание

Смачивание — это поверхностное явление, заключающееся во взаимодействии жидкости с твердым или другим жидким телом при наличии одновременного контакта этих двух несмешивающихся фаз с третьей фазой — газом (чаще всего воздухом).

Если на поверхность твердого тела нанесена капля жидкости, то в системе имеются три поверхности раздела фаз: твердое тело—газ, жидкость—газ, жидкость—твердое тело с соответствующими поверхностными натяжениями: σ_тг, σ_тж, σ_гж. Линия пересечения всех трех поверхностей раздела –– линия смачивания; замкнутая линия смачивания образует периметр смачивания. Угол  между поверхностями жидкость—газ и твердое тело—жидкость –– краевой угол смачивания.

Смачивание

Несмачивание

Если рассматривать поверхностные натяжения как силы, приложенные перпендикулярно к единице длины периметра смачивания и действующие по касательной к соответствующим поверхностям, то условие равновесия этих сил выражается уравнением Юнга:

                 σ_тг = σ_тж + σ_жг cosθ или

· если краевой угол острый (θ < 90⁰), т. е. cosθ > 0, то поверхность смачивается жидкостью («ограниченное смачивание»);

· если краевой угол тупой (θ > 90⁰), т. е. cos θ < 0; то поверхность не смачивается («плохое смачивание»)

· если равновесный краевой угол не устанавливается, капля растекается в тонкую пленку — «полное смачивание» или растекание.

Если молекулярная природа жидкости и твердого тела близки, а σ жидкости мало — смачивание и растекание (органические жидкости с малым σ смачивают твердые тела). Жидкие металлы (высокие значения σ) смачивают только поверхности твердых металлов. Вода смачивает оксиды и растекается на некоторых силикатах, но не смачивает парафин.

Характеристика явления — энтальпия смачивания:

Δ Н = H_тг –Н_тж

Отношение энтальпий смачивания твердых поверхностей водой (Н_в) и углеводородом (H _у) — характеристика гидрофильности поверхности — коэффициент гидрофильности. Для гидрофильных поверхностей 1, для гидрофобных — β < 1. Для активированного угля β 0,4 (гидрофобная поверхность), для кварца β 2 (гидрофильная поверхность), для крахмала β 20 (сильно гидрофильная поверхность).