Ионная адсорбция из растворов

Ионная адсорбция — адсорбция из растворов сильных электролитов. В этом случае растворенное вещество адсорбируется в виде ионов.

Ионная адсорбция является более сложным процессом по сравнению с молекулярной адсорбцией, так как в растворе присутствуют уже частицы как минимум 3 видов: катионы, анионы растворенного вещества и молекулы растворителя.

Ионная адсорбция имеет ряд особенностей.

1. Адсорбируются заряженные частицы (ионы), а не молекулы;

2. Адсорбция сопровождается образованием двойного электрического слоя (ДЭС): ионы в растворе являются носителями электрического заряда, поэтому сорбция ионов сопровождается перераспределением зарядов и возникновением электрического поля в области поверхностного слоя. Например, переход катионов из объема жидкой фазы на поверхность твердого адсорбента приводит к тому, что твердая поверхность заряжается положительно, жидкая – отрицательно, и в поверхностном слое формируется ДЭС.

3.Адсорбция является избирательной, т. е. на данном адсорбенте катионы и анионы адсорбируются неодинаково.

4.В основе ионной адсорбции лежат химические силы, и она чаще всего кинетически необратима;

5.Для ионной адсорбции характерно явление обменной сорбции.

Адсорбция ионов происходит в соответствии с некоторыми эмпирическими правилами.

1) Чем больше заряд иона, тем сильнее ион притягивается противоположно заряженной поверхностью твердого тела, тем сильнее адсорбция:

К⁺ << Са²⁺ << А1³⁺ << Th⁴⁺.

усиление адсорбции

2) При одинаковом заряде, чем больше кристаллический радиус иона, тем лучше он адсорбируется, так как увеличение кристаллического радиуса приводит к уменьшению гидратации иона, что облегчает адсорбцию. В соответствии с этим ионы можно расположить в ряды по возрастающей способности к адсорбции, называемые лиотропными рядами:

Li⁺ < Na⁺ < К⁺ < Rb⁺ < Cs⁺

Mg²⁺ < Ca²⁺ < Sr²⁺ < Ba²⁺

Сl^– < Br^– < NO₃^– < I^– < NCS^–.

адсорбционная способность возрастает

3) Особый интерес для коллоидной химии представляет адсорбция ионов поверхностью кристалла, в состав которого входят такие же или родственные ионы. В этом случае адсорбцию можно рассматривать как кристаллизацию, т.е. достройку кристаллической решетки способными адсорбироваться на ней ионами. Это позволило Панету и Фаянсу сформулировать следующее правило:

На кристаллической поверхности адсорбируются ионы, которые способны достраивать кристаллическую решетку и дают труднорастворимое соединение с ионами, входящими в кристалл.

Так, на кристаллах хлорида серебра nAgCl, помещенных в раствор KCl, будут адсорбироваться ионы и Сl^–, а не К⁺.