О коэффициентах диффузии катионов в сульфокатионитах
Аннотация
В статье впервые дана теоретическая интерпретация результатов широко известной экспериментальной работы Б. Солдано, которую до сих пор не удавалось объяснить и теоретически описать. Этот результат получен с помощью модели диффузии ионов с разными зарядами внутри полимерных ионитов, разработанной на основе новой теории ионного обмена, развиваемой авторами в ряде работ, опубликованных в последние годы. Теория описывает равновесие и кинетику ионного обмена в зависимости от характера и концентрации функциональных групп ионита, набухаемости его полимерной матрицы и параметров ионов, таких как заряд, ионный радиус и гидрофильность. Важными элементами теории являются зависимости локальной диэлектрической проницаемости жидкого диэлектрика, модель гидратации ионов и связь набухаемости гидрофильного полимера со степенью его сшивки. Развитая теория позволяет вывести выражение для константы ионного обмена, следующую из него формулу для коэффициентов распределения ионов между фазами внутри ионита. Кроме того, приведенная в настоящей работе модель содержит предложенную ранее одним из авторов статьи формулу для связи между коэффициентами диффузии в ионитах и табличными значениями коэффициентов самодиффузии ионов в воде. В результате, модель позволяет объяснить связи коэффициентов внутренней диффузии с характеристиками ионов, температурой и степенью сшивки полимерной основы ионообменника. Показано, что зависимость коэффициентов внутренней диффузии ионов от сшивки сильнокислотного ионита определяется, главным образом, эффектами гидратации ионов внутри полимерной матрицы, которые, в свою очередь, связаны с размерами негидратированных ионов и их зарядами.
Скачивания
Литература
Helfferich F. Ion Exchange. NY: McGraw-Hill, 1962. 624 p.
Soldano B.A. The kinetics of ion exchange processes, Ann N Y Acad Sci. 1953 Nov 11; 57(3): 116-24. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.1953.tb36391
Kokotov Yu.A., Pasechnik V.A. Ravnovesie I kinetika ionnogo obmena. Leningrad: Khimiya, 1970. (In Russ.)
Boyd G.E., Adamson A.W., Myers L.S.Jr., Ion Charge and Exchange Rates with Ion-exchange Polymers, J. Am. Chem. Soc.,1950; 72: 4807.
Dolgonosov A.M., Garbar A.M., Raschet koeffitsientov diffuzii vnutr’ po-limernykh ionitov, Russ.J.Phys.Chemistry, 1986; 60(1): 199-200.
Khamizov R.Kh., Dolgonosov A.M., O stat’e V.A.Shaposhnika “Elektrostaticheskaya teoriya selektivnosti ionoobmennikov, Sorbtsionnye I Khromatograficheskie Protsessy, 2020; 20(5): 641-646. (In Russ.)
Dolgonosov A.M. Problems of the Theory of Ion Exchange I: Describing Forces of Ion Exchange in Classical Systems. Russian Journal of Physical Chemistry A, 2022; 96(10): 2252-2258.
Dolgonosov A.M. Problems of the Theory of Ion Exchange II: Selectivity of Ion Exchangers. Russian Journal of Physical Chemistry A, 2022; 96(11): 2515-2522.
Dolgonosov A.M., Vliyanie struktury polimernoi osnovy na nabukhaemost’ I selektivnost’ ionoobmennikov, Sorbtsionnye I Khroma-tograficheskie Protsessy, 2024; 24(5): 662-671. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2024.24/12506 (In Russ.)
Dolgonosov A.M., Hydrogen Bonding and Local Electrostatic Interactions in a Non-Empiric Analytical Model of Ion Hydration Shell. Sorbtsionnye I khromatograficheskiye protsessy. 2025; 25(1): 5-16. (In Russ.) https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2025.25/12788
CRC Handbook of Chemistry and Physics (95th ed.), Ed. by WM Hayes (2014) CRC Press.
Lange’s handbook of chemistry (15th ed.), Ed. by JA Dean (1999) McGraw-Hill, Inc.
