IONS ÉCHANGEURS D'
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Un échangeur d'ions est un solide comportant des groupements fonctionnels ionisés, fixes, porteurs de charges positives ou négatives et des ions mobiles de signe contraire échangeables avec d'autres provenant d'une solution. Pour accélérer ces échanges, la surface de contact entre la solution et le solide doit être la plus grande possible. Aussi est-ce sous forme de grains très fins que les échangeurs d'ions sont utilisés.
La première observation scientifique du phénomène d'échange d'ions a été faite en 1845 par deux chimistes anglais H. S. M. Thompson et J. Spence. Étudiant le mécanisme de la fertilisation des sols par le sulfate d'ammonium, ils constatèrent qu'en faisant passer une solution de ce sel dans une colonne de verre remplie de terre l'ammonium était absorbé et la solution contenait du sulfate de calcium : il y avait eu échange entre les cations calcium de la terre et les cations ammonium de la solution. Une étude semblable fut entreprise en 1850 par J. T. Way, qui montra la généralité du phénomène et remarqua que les quantités de cations échangés entre le solide et la solution sont équivalentes, et que certains ions sont plus fixés que d'autres. Toutefois, la première application pratique date de 1905, lorsque R. Gans, en Allemagne, prouva qu'il était possible d'« adoucir » les eaux naturelles, c'est-à-dire de remplacer les ions calcium et magnésium qu'elles contiennent par des ions sodium au moyen d'échangeurs naturels du type aluminosilicate ou zéolite. Par la suite, des zéolites artificielles furent réalisées. Pendant les trente années qui suivirent, ce procédé fut utilisé dans le monde entier pour l'adoucissement des eaux. Ces composés présentant de nombreux inconvénients, à la fois sur le plan théorique (complexité des phénomènes et souvent manque de reproductibilité), et sur le plan pratique (instabilité en milieu acide), leurs applications furent et demeurent restreintes. En 1934 apparuren [...]
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Écrit par :
- Robert ROSSET : docteur ès sciences, professeur à l'École supérieure de physique et de chimie industrielles, Paris, ingénieur, École supérieure de physique et de chimie industrielles
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Autres références
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CADMIUM
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CHROMATOGRAPHIE
Dans le chapitre « Chromatographie liquide sur résines échangeuses d'ions ou chromatographie ionique » : […] On peut également faire appel, en chromatographie, à des phénomènes d'échanges chimiques, pourvu qu'ils soient, comme les échanges physiques précités, réversibles, et qu'ils aient lieu entre deux systèmes physiquement non miscibles. Tel est le cas des réactions d'échange d'ions entre solutions et résines. [Il s'agit de silices greffées par des chaînes hydrocarbonées fonctionnalisées par des group […] Lire la suite
EAU - Dessalement de l'eau de mer
Dans le chapitre « L'électrodialyse à membranes sélectives » : […] Le procédé utilise la mobilité des ions d'un électrolyte soumis à un champ électrique. Les anions sont transférés vers l'anode, les cations vers la cathode ; le transfert des charges électriques est effectué par les ions qui se déchargent sur les électrodes. Le dessalement proprement dit est assuré par la mise en place de membranes de deux sortes jouant le rôle de « clapets ioniques », les membra […] Lire la suite
ÉLECTRODES SPÉCIFIQUES
Il existe des interfaces entre deux solutions électrolytiques telles que seul un ion donné puisse franchir ces interfaces. Il en est ainsi avec une membrane sélective, perméable à un seul type d'ion. Il s'établit alors entre les deux faces de la membrane une différence de potentiel qui est reliée à l'activité de l'ion considéré par une loi de type nernstien. C'est cette idée qui est à la base des […] Lire la suite
INTERFACES
Dans le chapitre « Équilibre solide-liquide » : […] Deux possibilités se présentent : ou bien il y a attraction du type force de Van der Waals, ou bien il existe des forces dues à la présence de charges à la surface du solide (effets polaires, effets du type acide-base de Lewis). Ce type d'interaction qui existe entre les surfaces et certains polymères en solution dans les liquides entraîne, au voisinage d'une surface solide, des variations de conc […] Lire la suite
LANTHANE ET LANTHANIDES
Dans le chapitre « Extraction liquide-solide » : […] Dès 1893, Hoffmann et Kruss montrèrent que le gadolinium et l'yttrium pouvaient être séparés par adsorption sélective. On utilise des supports solides (généralement des résines synthétiques), « échangeurs d'ions », qui fixent les terres rares par adsorption physique. Cette technique est peu sélective en raison des affinités voisines de toutes les terres rares. La séparation effective se fait au mo […] Lire la suite
MEMBRANES, transferts
Dans le chapitre « Membranes ionophores » : […] On appelle membranes ionophores celles qui comportent des charges électriques et qui sont capables d'échanger des ions de signe contraire à leurs charges fixes. On distingue des membranes perméables aux anions et d'autres perméables aux cations ; il existe également des membranes amphotères, perméables à la fois aux anions et aux cations. […] Lire la suite
SOLS - Physico-chimie
Parmi les constituants des sols, les colloïdes argileux et humiques (cf. argiles , humus ), étroitement associés, possèdent des propriétés d'échange d'anions et surtout de cations comparables à celles des résines échangeuses d'ions (cf. échangeurs d' ions ). La capacité d'échange, le pH et le degré de saturation en cations métalliques de cette capacité d'échange constituent les caractères importan […] Lire la suite
ZÉOLITES
Dans le chapitre « Échangeurs de cations » : […] Chaque fois qu'un ion Si 4+ est substitué dans le réseau zéolitique par un ion A1 3+ , une charge négative est créée qui doit être compensée par des cations échangeables. Le nombre d'ions échangeables détermine la capacité d'échange de cations (C.E.C.). Les zéolites, les plus riches en aluminium dans le réseau, ont une C.E.C. plus élevée. Toutes les applications comme échangeur cationique sont ba […] Lire la suite
Voir aussi
- ACTION DE MASSE LOI D' ou LOI DE GULDBERG & WAAGE
- ADOUCISSEMENT DE L'EAU
- ANIONS
- CATIONS
- CHROMATOGRAPHIE D'ÉCHANGE D'IONS
- COLONNE génie chimique
- CONCENTRATION chimie
- CONSTANTE DE DISSOCIATION
- CONSTANTE D'ÉQUILIBRE chimie
- DIVINYLBENZÈNE
- EAU physico-chimie
- APPROVISIONNEMENT ET TRAITEMENT DE L' EAU
- CAPACITÉ D' ÉCHANGE
- ÉCHANGE CHIMIQUE
- EDTA (acide éthylène-diamine-tétracétique)
- ÉLUTION
- ÉPURATION chimie
- ÉQUILIBRE chimie
- FIXATION chimie
- MILLIÉQUIVALENT
- COEFFICIENT DE PARTAGE
- PONTAGE chimie
- MILIEU POREUX
- PURIFICATION physico-chimie
- RÉSINES SYNTHÉTIQUES
- SÉLECTIVITÉ chimie
- SÉPARATION chimie
- SOLUTION chimie
- SOLVATATION
Pour citer l’article
Robert ROSSET, « IONS ÉCHANGEURS D' », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 27 février 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/echangeurs-d-ions/