Электростатическая теория селективности ионообменников

Abstract

Ионообменники являются супрамолекулярными веществами, в которых сочетаются прочныековалентные связи (hard chemistry) со слабыми ионными и водородными связями (soft chemistry).Ионные связи в ионообменниках ослаблены гидратацией противоионов и фиксированных ионов. Во-дородные связи образуются между их гидратными молекулами. Элементарный транспортный актионного обмена заключается в разрыве слабых связей. Задачей настоящей работы было определениетипа связи, определяющей селективность ионообменника.Для определения энергии ионных связей был применён интегральный вид закона Кулона.Используя допущения Полея были рассчитаны энергии электростатического взаимодействия фикси-рованных ионов с противоионами. Установлено, что время удерживания катионов щелочных метал-лов является положительной экспоненциальной функцией энергии энергий электростатического при-тяжения противоионов фиксированными ионами. Коррекция параметров электростатического взаи-модействия ионов была проведена неэмпирическими методами квантовой химии.Для определения общей энергии разрыва связей противоионов с фиксированными ионами(энергии активации) была измерена температурная зависимость электропроводностей ионообменныхмембран контактно-разностным методом. Энергии водородных связей были рассчитаны по разностиэнергий активации и энергий электростатического притяжения противоионов фиксированными иона-ми. В результате было установлено, что энергии элементарного транспортного акта в ионообменни-ках для однозарядных ионов определяются преимущественно водородными связями, а для противо-ионов более высокого числа зарядов кроме водородных связей существенную роль играют ионныесвязи, Основным результатом исследования является доказательство определяющей роли электроста-тического взаимодействия (ионных связей) в избирательности ионообменников.                           ЛИТЕРАТУРА 1. Цвет М.С.Избранные труды, М., Наука, 2013. 679 с.2. Шпигун О.А., Золотов Ю.А. Ионная хроматография. М. Изд-во МГУ. 1990. 199 с.3. Pauley J.L. // J.Amer. Chem. Soc. 1954. Vol. 76. pp. 1422-1425.4. Дебай П. Полярные молекулы. М. Гос-научтехиздат. 1931. 247 с.5. Шапошник В.А., Емельянов Д.Е., Дробышева И.В. // Коллоидный журнал. 1984. Т.46. № 6. С. 1116-1119.6. Wang J.H., Robinson C.V., Edelman I.S. // J. Amer. Chem. Soc. 1953. Vol. 75. p. 466.7. Шапошник В.А. // Электрохимия. 1994. Т. 30. № 5. С. 638-643.8. Бутырская Е.В., Шапошник В.А. // Журнал структурной химии. 2003. Т. 44. № 6. С. 1180-1185.9. Badessa T.S., Shaposhnik V.A. // J. Membrane Science. 2016. Vol. 498. pp. 86-93.