Intercambio iónico

Intercambio iónico
Concepto:intercambio de iones entre dos electrolitos o entre una disolución de electrolitos y un complejo
Intercambio iónico. Operación de separación basada en la transferencia de materia fluido-sólido.Involucra la transferencia de uno o más iones de la fase fluida al sólido por intercambio o desplazamiento de iones de la misma carga, que se encuentran unidos por fuerzas electrostáticas a grupos funcionales superficiales. La eficacia del proceso depende del equilibrio sólido-fluido y de la velocidad de transferencia de materia. Los sólidos suelen ser de tipo polimérico, siendo los más habituales los basados en resinas sintéticas.


Tipos de intercambiadores iónicos

Los intercambiadores de iones pueden ser:

  • Intercambiadores de cationes, que intercambian iones cargados positivamente (cationes).
  • Intercambiadores de aniones que intercambian iones con carga negativa (aniones).
  • Anfóteros que son capaces de intercambiar cationes y aniones al mismo tiempo.

El intercambio iónico puede explicarse como una reacción reversible implicando cantidades químicamente equivalentes.

Ejemplo

Un ejemplo común del intercambio catiónico es la reacción para el ablandamiento del agua:

  • Ca++ + 2NaR ↔ CaR + 2Na+

Donde R representa un lugar estacionario aniónico univalente en la malla del polielectrolito de la fase intercambiador.

Sustancias de Intercambio iónico

Las sustancias de intercambio iónico presentan determinada selectividad o afinidad influenciada por las propiedades de las sustancia, los iones intercambiados, la solución en la cual están presentes los iónes, la magnitud de la carga y el tamaño de los iónes.
Las sustancias intercambiadores se clasifican en:

  • Inorgánicos naturales(arcillas zeolitas) o sintéticos (carbónsulfonado).
  • Orgánicos naturales (resinasnaturales) o sintéticos (resinas sintéticas)

Los intercambiadores de iones suelen contener resinas de intercambio iónico (porosas o en forma de gel), zeolitas, montmorillonita, arcilla y humus del suelo.

Características

Una resina de intercambio iónico puede considerarse como una estructura de cadenas hidrocarbonadas a las que se encuentran unidos de forma rígida grupos iónicos libres. Estas cadenas se encuentran unidas transversalmente formando una matriz tridimensional que proporciona rigidez a la resina y donde el grado de reticulación o entrecruzamiento determina la estructura porosa interna de la misma.
Como los iones deben difundirse en el interior de la resina para que ocurra el intercambio, la selección del grado de reticulación puede limitar la movilidad de los iones participantes.
Las cargas de los grupos iónicos inmóviles se equilibran con las de otros iones, de signo opuesto, denominados contraiones, que están libres y que son los que se intercambian realmente con los del electrolito disuelto. Cuando dichos iones son cationes, los cambiadores iónicos se denominan catiónicos y cuando son aniones se denominan aniónicos.

Aplicaciones

El intercambio iónico es utilizado para diversos fines entre los que se destacan :

  • Ablandamiento, separación de calcio y magnesio.
  • Desmineralización
  • Tratamiento de agua.Proceso muy utilizado en las fábricas textiles.

El intercambio iónico es utilizado ampliamente en la industrias de alimentos y bebidas, hidrometalúrgica, acabado de metales, química y petroquímica, farmacéutica, azúcar y edulcorantes, agua subterránea y potable, nuclear, ablandamiento industrial del agua, semiconductores, energía, acabado textil.

Fuente

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