Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Ионные равновесия в водных растворах

Таланов В. М., Житный Г. М.,

2.2.5. Ионный обмен и комплексообразование

Конечный результат ионного обмена зависит от способности катионов, участвующих в процессе, к комплексообразованию.

Пусть через катионит в К⁺-форме пропускают раствор, содержащий ионы Fe³⁺, тогда равновесие

(64)

практически полностью сдвинуто в прямом направлении, т.к. ионы Fe³⁺, имея достаточно высокий положительный заряд, обладают гораздо бóльшим сродством к катиониту, чем К⁺. Но если в раствор вводить анионы, образующие с Fe³⁺ достаточно прочные комплексы, то равновесие можно заставить протекать в обратном направлении. Так произойдет, если в растворе появляются ионы , которые связывают Fe³⁺ в прочный фторидный комплекс:

. (65)

По мере увеличения концентрации ионов фтора равновесие (65) все больше сдвигается вправо, так что вслед за первой ступенью комплекообразования будут протекать и последующие:

и т.д.

В результате этого концентрация катионов Fe³⁺ в растворе понижается, что влечет за собой все больший сдвиг равновесия (64) влево – катионы Fe³⁺ будут в конечном итоге вытеснены из катионита, а их место займут ионы К⁺, т.е. произойдет кажущееся изменение селективности катионита по отношению к рассматриваемым катионам. При достаточной концентрации фторид-ионов в растворе образуется анионный комплекс , который можно вывести из раствора, пропуская его через слой анионита.

Описанное явление инверсии селективности будет протекать тем полнее, чем прочнее образующийся в растворе комплекс.

Иногда с помощью ионного обмена удается выделить из раствора малоустойчивые комплексные частицы. Например, при постепенном добавлении к розовому раствору соли Со²⁺ ионовпроисходит ступенчатое комплексобразование:

.

Последний комплекс имеет синюю окраску, но этот комплекс весьма неустойчив, и при разбавлении раствора окраска вновь становится розовой. Но указанный комплекс легко фиксируется анионитом, поэтому в контакте раствора с ним все указанные равновесия смещаются вправо вплоть до, и поэтому анионит, адсорбируя этот малоустойчивый комплекс, окрашивается в синий цвет.

Аналогичным образом можно закрепить на анионите и многие другие малоустойчивые анионные комплексы, например:

.

На подобного рода равновесия можно влиять, соответствующим образом изменяя концентрацию лиганда в растворе, что иногда дает возможность зафиксировать на ионите промежуточные комплексы.