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温度的变化


同修 / 2022-07-04

   温度选择性系数可能随温度而改变,取决于反应的大小和符号:

式中R是气体常数,T是绝对温度。
  严格地说,△H*是式(6.7)所描述的离子交换反应中的偏含变(differential enthalpy change),即一当量A9离子交换成一当量BP离子的过程中热的变化,而此时离子交换剂和溶液的量都很大,足以防止任何一相的组成有明显的变化,水也不会从一相转移到另一相。
  用有机离子交换剂时,离子交换剂的恰变在零到几千卡/当是2同的。对于某些无机离子实校罚,发现有较高的恰变。
  离子交换的恰变可正可负,而且通常是温度的函数。因此,随着温度升高,选择性有时升高,有时降低(图6.11,6.12)。
 
  即使化学性质非常相近的离子,其△H*值也可相差很大好此外离因子可以随温度变化而有很大的改变,温度是控制选择性的一个主要因素。在某些情况下曾有报道说,温度变化导致了选择性的逆转 (见图6.11,6.12)。
  在某些体系中,离子对于离子交换剂的亲和力也受到溶液中络合物形成的影响(6.4.2.2节),这时温度不仅会影响离子交换平衡,而且会影响络合物型成平衡,温度对选择性的净效应就变得更加复杂。
  溶液中络合物的形成在前几节里,是从待交换离子的性质以及离子交换剂的性质和结构的角度出发来阐明选择性的,同时适当地考虑了温度等其他参数的影响,这些参数能够影响离子和交换剂的性质,也会影响离子-功能团键的强度。但是,离子交换平衡也受到反离子与外部溶液中的
其他离子或分子的相互作用的影响。例如,假定某种阳离子BP能与溶液中的某种阴离子V 生成络合物(包括生成阴离子络合物,因此被阳离子交换剂排斥在外),则由式(6.7)所描述的离子交换平衡将向左移动,左移的程度取决于阴离子络合剂的浓度和所形成的络合物的稳定性。结果使选择性系数(式(6.8)和分离因子(式(6.15))都减小。离子交换剂对于痕量离子BP的选择性较之对于主要离子A9的选择性有所降低(A9与V-无明显络合)。但如果在相同的实验条件下,另一种痕量离子D°比离子B°被V-更强地络合,则这两种离子的分离因子将会增大。这样,就这两种痕量离子BP和D°的分离来说,随着络合剂的加入,体系的选择性是提高了,虽然两种离子的分配系数的绝对值都是下降的。所以,络合物的形成可以改善分离,降低分配系数,后者对于欲从给定的离子交换剂上快速地清除某种离子来说是很重要的。
  一般地说,离子交换剂优先吸附这样的反离子:它们不容易生成离子对,或者与溶液中的共离子结合得不牢固。如果有若干阳离子被阴离子配位体络合,则阳离子交换剂优先吸附这样一种阳离子:它与阴离子生成配位体的平均数目较少的络合物。在一系列能形成相似络合物阳离子中,生成最弱络合物的阳离子对于交换剂有最强的亲和力。
  由于阳离子能形成阴离子络合物,这就提供了在阴离子交换剂上进行分离的可能性。阴离子交换剂优先吸附这样的阳离子:它与阴离子配位体生成多电荷阴离子络合物,或者生成配位体的平均数目较多的络合物。
  当然,这些规则只有当其他影响因素不及络合物形成作用的影响大时才能成立。
  既然络合物形成反应常常是高度选择性的,因此络合物的形成与离子交换法相结合可以使性质很相似的阳离子得到分离。

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