Intercanvi iònic
El intercanvi iònic és un intercanvi d'ionés entre dos electrolitos o entre una dissolució de electrolitos i un complex. En la majoria dels casos s'utilisa el terme per a referir-se a processos de purificació, separació, i descontaminación de dissolució que contenen dits ions, amprant per a això sòlits polimèrics o minerals dins de dispositius cridats bescanviadors de ions.
Els bescanviadors de ions solen contindre resines d'intercanvi iònic (porosas o en forma de gel), zeolitas, montmorillonita, argila i humus del sol. Els bescanviadors de ions poden ser bescanviadors de cationes, que intercanvien ions carregats positivament (cationes), o bescanviadors de aniones que intercanvien ions en càrrega negativa (aniones). També hi ha cambiadores anfóteros que són capaces d'intercanviar cationes i aniones al mateix temps. No obstant, l'intercanvi simultàneu de cationes i aniones pot ser més eficient si es realisa en dispositius mixts que contenen una mescla de resines d'intercanvi de aniones i cationes, o passar la solució tractada a través de diferents materials d'intercanvi iònic.
Els bescanviadors de ions pot ser selectius o treballar preferentment en certs ions o classes de ions, en funció de la seua estructura química.[1] Açò pot dependre del tamany dels ions, la seua càrrega o la seua estructura. Alguns eixemples típics de ions que es poden unir als bescanviadors de ions són els següents:
- Ions H+ (hidrones, usualment cridats protones) i OH-(hidròxit)
- Ions monoatómicos en càrrega elèctrica 1+, com Na+, K+, o Cl-
- Ions monoatómicos en càrrega 2+, com Ca2+ o Mg2+
- Ions poliatómicos inorgànics com SO42-i PO43-
- Bases orgàniques, per lo general molèculas que contenen el grup funcional amino, -NR2H+
- Àcit orgànics, per lo general molècules que contenen el grup funcional-COO-(àcit carboxílic)
- Unes atres biomoléculas que puguen ser ionizadas: aminoàcits, péptidos, proteïnas, etc.
L'intercanvi iònic és un procés reversible i el bescanviador de ions es pot regenerar o carregar-ho de nou en els ions desijables per mig del llavat en un excés d'estos ions.
Aplicacions
[editar | editar còdic]
L'intercanvi iònic s'utilisa àmpliament en les indústries d'aliments i begudes, hidrometalurgia, acabat de metals, química i petroquímica, farmacèutica, sucre i edulcorantes, aigua subterrànea i potable, nuclear, ablandamiento industrial de l'aigua, semiconductorés, energia, i moltes atres indústries.
Un eixemple típic d'aplicació és la preparació d'aigua d'alta purea per a les indústries energètica, electrònica i nuclear. Els bescanviadors de ions polímericos o minerals són àmpliament utilisats para ablandamiento de l'aigua, purificació d'aigua,[2] descontaminación, etc.
L'intercanvi iònic és un método àmpliament utilisat també en la llar com en els detergents de llavat, o en els filtres d'aigua per a produir aigua blana. Açò es conseguix per mig de l'intercanvi de cationes calcio Ca2+ i magnesi Mg 2+ per Na 1+ o H +.
La cromatografía d'intercanvi iònic industrial i d'anàlisis és una atra àrea que deu ser mencionada. La cromatografía d'intercanvi iònic és un método cromatogràfic que s'utilisa àmpliament per a l'anàlisis químic i la separació dels ions.[3] Per eixemple, en bioquímica és àmpliament utilisat per a separar molècules carregades, tals com proteïnas. Un àrea important d'aplicació és l'extracció i purificació de substàncies d'orige biològic, tals com a proteïnes (aminoàcits) i ADN/ARN.
Els processos d'intercanvi de ions s'utilisen per a separar i purificar metalés, incloent la separació d'urani, plutoni i uns atres actínits, incloent tori i lantano, neodimi, iterbio, samari, luteci, extraent cada u d'ells per separat i del restant dels demés lantànitss.[4] Estos dos grups de metals, lantànits i actínits, posseïxen característiques físiques i químiques molt similars. Utilisant métodos desenrollats per Frank Spedding en la década de 1940, l'intercanvi iònic solia ser l'única forma pràctica de separar estos metals en grans cantitats, fins al advenimiento de les tècniques d'extracció en dissolvents que poden ser ampliades enormement.
Un eixemple molt important és el procés PUREX (Plutonium-URanium EXtraction process, procés d'extracció de plutoni-urani) que s'utilisa per a separar el plutoni i l'urani entre els productes presents en el combustible gastat d'un reactor nuclear, i poder eliminar els productes de rebuig. D'esta manera, el plutoni i l'urani estan disponibles per a ser amprats com a materials relacionats en l'energia nuclear, com a nou combustible de reactor i armes nuclears.
El procés d'intercanvi iònic s'utilisa també per a separar atres conjunts d'elements químics molt similars, tals com zirconi i hafni, que per cert són també molt importants per a l'indústria nuclear. El zirconi és pràcticament transparent als neutrons lliures, i s'utilisa en la construcció de reactors, pero l'hafni és un absorbent de neutrons molt fort, usat en les agranes de control del reactor.
Els bescanviadors de ions s'utilisen en el reprocesamiento del combustible nuclear i el tractament dels residus radiactius.
Les resines d'intercanvi iònic en forma de fines membranes d'intercanvi de protones s'utilisen en el processe clor-álcali, les cèlules de combustible, i les bateries redox de vanadi. L'intercanvi iònic també es pot utilisar per a eliminar la durea de l'aigua deguda al calcio i l'intercanvi de ions magnesi per ions d'hidrogen i clor en una columna d'intercanvi iònic.
Atres aplicacions
[editar | editar còdic]- En ciència del sol, la capacitat d'intercanvi catiónico és la capacitat d'intercanvi iònic dels sols per als ions de càrrega positiva. Els sols poden ser considerats com a bescanviadors naturals de cationes dèbils.
- En la fabricació de guies d'ona planes, l'intercanvi iònic s'utilisa per a crear la capa guia d'índex de refracció superior.
- Desalcalinización, o eliminació dels ions alcalinos de la superfície d'un vidre.
- Producció de Vidre endurit químicament, produït per l'intercanvi de ions Na+ per K+ en les superfícies de cristal usant KNO3 fos.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Eliminació de metals alcalinos de polioles per mig d'intercanvi iònic. Tesis doctoral presentada davant l'Universitat de Castella-la Mancha (Conca). Juan Francisco Rodríguez Romero, Universitat de Castella-la Mancha (Ciutat Real, Espanya), 1995. ISBN 848825573X, 9788488255730. Pág. 20
- ↑ Tractament d'aigües industrials: aigües de procés i residuals. Prodúctica Series vol. 27. Miguel Rigola Lapeña. Editorial Marcombo, 1989. ISBN 8426707408, 9788426707406. Pág. 73
- ↑ Separació de ions complexos iònics per intercanvi iònic. En: Tècnica i síntesis en química inorgànica. Robert J. Angelici. Editorial Reverté, 1979. ISBN 8429170189, 9788429170184. Pág. 73
- ↑ Intercanvi iònic: separació de oligoelementos. Manuel María Urgell Menges. Editorial Junta d'Energia Nuclear, Institut d'Estudis Nuclears, Direcció de Química i Isòtops, Secció d'Isòtops, 1967.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Intercambio iónico» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.