第4节 道南平衡.ppt

第四节 道南平衡 道南膜平衡理论解释离子交换现象。 把离子交换树脂看作是具有弹性的凝胶，吸收水 和其它极性溶剂而溶胀： （1）溶胀后树脂内部是一滴浓的电解质溶液。 （2）在树脂颗粒和外界溶液的界面看作有一个 半透膜，膜的一边为树脂相，另一边为外界溶液。 （3）树脂的固定离子不能透过膜，而活泼基团电离出来的离子和外界溶液中的离子可以通过。 （4）质量作用定律适用于离子交换过程。 以钠离子式磺酸基阳离子交换树脂浸入NaCl溶液达到平衡状态为例： 外界溶液到树脂相内的透过速度为： V1=K[Na+]外[Cl-]外 由树脂相到外界溶液的透过速度为： V2=K[Na+]内[Cl-]内 平衡时：V1= V2 则： K[Na+]外[Cl-]外= K[Na+]内[Cl-]内 (1) 膜两边的电荷呈中性： [Na+]外= [Cl-]外 [Na+]内= [Cl-]内+ [R-]内 因此： [Cl-]外2= [Na+]内[Cl-]内 [Na+]内 [Cl-]内 所以： [Cl-]外 [Cl-]内 由此可见，平衡后，由于树脂内固定阴离 子[R-]的排斥作用，外界溶液中[Cl-]外大与 [Cl-]内。所以只能交换阳离子，阴离子不能 通过。 如加入K+,则： [K+]内[Cl-]内= [K+]外[Cl-]外 (2) 式(2)/(1)： [Na+]内/ [K+]内= [Na+]外/ [K+]外 说明引入的K+将与Na+发生离子交换作用。 如引入的离子是多价的，以A,B代表参加交换的两种离子，p,q分别代表它们的价态，则： （[A内]/ [A外]）1/p= （[B]内/ [B]外）1/q Donnan方程式 近似方程式：应用于痕量物质交换时，一种离子 浓度很小，一种离子浓度很大，方程可改写为： (V× B内)/ (W × B外)= μ × （A内/ A外）q/p B内表示B离子在树脂相内的毫摩尔数； B外表示B离子在外界水相中的毫摩尔数； μ表示每克离子交换树脂的体积（毫升）； W表示树脂的重量； V表示外界水溶液的体积。 假定B是痕量离子，A是常量离子，因此，A是 唯一决定树脂溶胀情况的物质。 (V× B内)/ (W × B外)= DB DB称为B离子在离子交换树脂的分配系数，每克 树脂所含的B的毫摩尔数直接正比于外界液相中 B离子的浓度，而且二者相比为一常数。 这个参数极为重要，是我们进行痕量物质 分离分析工作时的一个有用的参数。根据 D值，可以选择合适的离子交换树脂，使 某些物质定量地交换在树脂上，而另外一 些则基本上不被树脂交换，以达到分离的 目的。 * *