Тепловое движение - молекула - вода
Cтраница 4
 |
Механизм растворения кристалла Nad. [46] |
На рис. 30 видно, что сущность электролитической диссоциации электролита в растворе состоит в ослаблении связи между ионами под влиянием полярных молекул воды. Ионы, расположенные на поверхности кристалла, испытывают действие полярных молекул воды. Доследние ориентируются к ионам Na своими отрицательными полюсами, а к ионам С1 - - положительными. В результате гидратации силы взаимодействия между ионами Na и С1 - в кристалле ослабевают. Это способствует отщеплению ионов от кристалла. Тепловое движение молекул воды вызывает диффузию гидратированных ионов по всему объему раствора. [47]
При бесконечном разбавлении все ионы обладают одним к тем же координационным числом по отношению к молекулам воды. Это позволяет представить себе механизм гидратации ионов, как процесс замещения этими ионами молекул воды в ее жидкой структуре. При этом четыре пары электронов от четырех ионов кислорода воды при гидратации оттягиваются катионом металла, мощное силовое поле которого обусловливает появление нового 8-электронного слоя у катиона металла. При гидратации анионов, наоборот, происходит потеря анионом четырех пар электронов вследствие образования водородных связей с молекулами воды. Это подтверждается исследованием теплопроводности ионных растворов при бесконечных разбавлениях. Процесс гидратации ионов затрудняет тепловое движение молекул воды в растворе. [48]
Многочисленные эксперименты подтверждают изменение структуры воды в поверхностных пленках. Исследование адсорбционных слоев на пакетах кварцевых пластин тем же методом3 показало сдвиг максимума полосы поглощения, интерпретируемый как усиление интенсивности Н - связей в слоях воды толщиной 2 - 4 нм. Полученные результаты хорошо согласуются в отношении толщины пленок h с эллипсометрическими измерениями. Другие эллипсометрические исследования адсорбционных слоев воды на различных твердых поверхностях показали, что толщина их да 10 нм и также связана с величиной краевого угла. Многочисленные исследования граничных слоев, моделью которых являются пленки, различными методами ( гл. Интересно отметить, что с повышением температуры до 70 С толщина поверхностных пленок резко уменьшается; это указывает на существенную роль Н - связей, нарушающихся вследствие усиления теплового движения молекул воды. [49]
Селективность ионита можно изменить, заменив в нем фиксированные группы. Известен и другой способ изменения селективности, состоящий в увеличении концентрации внешнего раствора; он будет подробно рассмотрен в следующем разделе этой главы. Когда активность воды в системе уменьшается вследствие добавления ионных солей или кислот, относительная сольватирующая способность фиксированных групп возрастает. Результатом этого часто является уменьшение или обращение селективности. Другой способ воздействия на конкуренцию сольва-тирующих частиц и, следовательно, на селективность состоит в изменении температуры. Если проводить ионный обмен при температуре выше комнатной, то, как показали Краус и Раридон [114], коэффициенты селективности для членов гомологических рядов становятся похожими друг на друга, а в двух случаях ( La - Ей и Rb - К) происходит даже обращение селективности. В самом деле, фаза раствора вследствие усиления теплового движения молекул воды и ионов имеет тенденцию к снижению своей гидратирующей способности, В то же время в концентрированной фазе ионита создаются условия, благоприятствующие электростатическому взаимодействию ионов с сульфогруппами, так как диэлектрическая постоянная с ростом температуры уменьшается. [50]
Селективность ионита можно изменить, заменив в нем фиксированные группы. Известен и другой способ изменения селективности, состоящий в увеличении концентрации внешнего раствора; он будет подробно рассмотрен в следующем разделе этой главы. Когда активность воды в системе уменьшается вследствие добавления ионных солей или кислот, относительная сольватирующая способность фиксированных групп возрастает. Результатом этого часто является уменьшение или обращение селективности. Другой способ воздействия на конкуренцию сольва-тирующих частиц и, следовательно, на селективность состоит в изменении температуры. Если проводить ионный обмен при температуре выше комнатной, то, как показали Краус и Раридон [114], коэффициенты селективности для членов гомологических рядов становятся похо-яшми друг на друга, а в двух случаях ( La - Ей и Rb - К) происходит даже обращение селективности. В самом деле, фаза раствора вследствие усиления теплового движения молекул воды и ионов имеет тенденцию к снижению своей гидратирующей способности. В то же время в концентрированной фазе ионита создаются условия, благоприятствующие электростатическому взаимодействию ионов с сульфогруппами, так как диэлектрическая постоянная с ростом температуры уменьшается. [51]
Страницы: 1 2 3 4