ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
83
низких концентраций внешнего раствора (0.1 М и ниже) величина
c
K очень
близка к величине термодинамической константы равновесия.
Величины констант равновесия определяют эффективность обмена ионов.
Поэтому знание этих величин значительно облегчают решение аналитических и
технологических задач. Для одной и той же пары обменивающихся ионов
константа равновесия может иметь различную величину в зависимости от целого
ряда факторов: природы обменных групп используемой смолы, ее емкости ,
структуры углеводородного скелета , температуры, природы и состава
растворителей.
Из экспериментальных данных находят обычно величину
c
K . Для ее расчета
надо определить равновесные концентрации участвующих в обмене ионов.
Конкретное содержание настоящей работы сводится к определению константы
равновесия
c
K обмена ионов щелочного или щелочно -земельного металла на Н
+
-
форме катионообменника.
Возьмем реакцию :
+
+
++
+=+ HMeMeH
,
где
+
H
- водородная,
+
Me
- солевая форма смолы (для одновалентных металлов),
ее константа равновесия равна:
(
)
(
)
++++
⋅
⋅
=
MeHHMe
c
ccccK
, (3)
Если обозначить через b
m
полную емкость взятой навески смолы (мг -экв), а -
исходное количество соли (мг -экв), b - количество обменивающихся ионов (мг -
экв), то
(
)
(
)
[
]
bbbabK
m
2
c
−⋅−=
,
откуда
(
)
(
)
babbK1b1b1
mcm
−
⋅
⋅
+
=
. (4)
Зная а и определяя величину b, равную количеству выделившихся ионов
водорода, строят (для одинаковых навесок смолы) кривые зависимости 1/b от b/(a-
b).
При выбранных в задаче условиях должна получаться линейная зависимость
( рис.1).
1/b
1/b
m
b/(a-b)
Ри
с.1. Зависимость 1/b
от b/(a-
b) для обмена
иона одновалентного
металла на Н
+
-
форме
ионообменника.
Точки -
экспериментальные
данные , прямая -
расчет по методу
наименьших квадратов
с учетом погрешности
эксперимента в
вел
и
чинах
∆
(1/b).
83
низк их к о нце нтраций вне шне го раство ра (0.1 М и ниж е ) ве личина K c о че нь
б лизк а к ве личине те рмо динамиче ск о й к о нстанты равно ве сия.
В е личины к о нстант равно ве сия о пре де ляю т эффе к тивно стьо б ме на ио но в.
По это му знание этих ве личин значите льно о б ле гчаю т ре ше ние аналитиче ск их и
те хно ло гиче ск их задач. Д ля о дно й и то й ж е пары о б ме ниваю щ ихся ио но в
к о нстанта равно ве сия мо ж е тиме тьразличную ве личину в зависимо сти о тце ло го
ряда фак то ро в: приро ды о б ме нных групп испо льзуе мо й смо лы, е е е мк о сти,
струк туры угле во до ро дно го ск е ле та, те мпе ратуры, приро ды и со става
раство рите ле й.
И з эк спе риме нтальных данных нахо дято б ычно ве личину K c . Д ляе е расче та
надо о пре де лить равно ве сные к о нце нтрации участвую щ их в о б ме не ио но в.
К о нк ре тно е со де рж ание насто ящ е й раб о ты сво дится к о пре де ле нию к о нстанты
но го ме талла на Н +-
равно ве сия K c о б ме на ио но в щ е ло чно го или щ е ло чно -зе ме ль
фо рме к атио но о б ме нник а.
В о зьме м ре ак цию :
+
H + + Me+ = Me + H + ,
+
где H + - во до ро дная, Me - со ле вая фо рма смо лы (для о дно вале нтных ме талло в),
е е к о нстанта равно ве сияравна:
K c = (cMe ⋅ c H ) (cH ⋅ c Me ) ,
+ + + + (3)
Е сли о б о значитьче ре з bm по лную е мк о стьвзято й наве ск и смо лы (мг-эк в), а -
исхо дно е к о личе ство со ли (мг-эк в), b - к о личе ство о б ме ниваю щ ихся ио но в (мг-
эк в), то
K c = b 2 [(a − b ) ⋅ (b m − b )],
о тк уда
1 b = 1 b m + 1 (K c ⋅ b m ) ⋅ b (a − b ) . (4)
З ная а и о пре де ляя ве личину b, равную к о личе ству выде лившихся ио но в
во до ро да, стро ят(дляо динак о вых наве со к смо лы) к ривые зависимо сти 1/b о тb/(a-
b).
При выб ранных в задаче усло виях до лж на по лучаться лине йная зависимо сть
(рис.1).
Рис.1. З ависимо сть1/b
о т b/(a-b) для о б ме на
1/b ио на о дно вале нтно го
ме талла на Н + - фо рме
ио но о б ме нник а.
Т о чк и -
эк спе риме нтальные
данные , прямая -
1/b m расче т по ме то ду
наиме ньших к вадрато в
с уче то м по гре шно сти
b/(a-b) эк спе риме нта в
ве личинах ∆(1/b).
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 81
- 82
- 83
- 84
- 85
- …
- следующая ›
- последняя »
