IONS ÉCHANGEURS D'

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Résines du type sulfonate

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Hydroquinone et triméthylammonium

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Grain de résine

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Polymères macroporeux

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Le phénomène d'échange

Lorsqu'une résine sulfonate sous la forme H+ est mise au contact d'une solution d'un électrolyte, par exemple de chlorure de sodium, les ions H+ peuvent quitter la résine et passer dans la solution extérieure, des ions Na+ apportant un nombre égal de charges qui viennent les remplacer dans la résine.

Cet échange, qui se poursuit jusqu'à l'établissement d'un état d'équilibre, est symbolisé par :

les indices R et S représentant les phases résine et solution.

L'équilibre

Au total, deux ions en solution au contact d'une résine susceptible de les échanger se partagent entre la résine et la solution jusqu'à l'établissement d'un équilibre reproductible et indépendant du sens dans lequel ont lieu les échanges. Mais ils ne se partagent pas de façon égale ; on dit que la résine présente une différence d'affinité pour les deux ions. Celui qui passe en plus grande proportion dans la résine a la plus grande affinité. En comparant le comportement, deux à deux, des différents ions avec une résine déterminée, on peut les classer par ordre d'affinités relatives. Un certain nombre de règles semi-empiriques peuvent être énoncées.

Pour les résines sulfonate, l'affinité pour un cation augmente avec la charge de celui-ci :

Pour différents cations de même charge et appartenant à une même famille du point de vue chimique, les résines sulfonate marquent une préférence pour les ions solvatés dont les rayons sont les plus petits, par exemple :

La solvatation varie en effet en sens inverse du rayon cristallographique ; ainsi, dans un cristal, le rayon du lithium est plus petit que celui du sodium, tandis qu'en solution dans l'eau le cation Li+ est entouré d'un cortège de molécules d'eau plus important que le cation Na+, et le rayon de Li(H2O)+m est supérieur à celui de Na(H2O)+p.

Pour les résines échangeuses d'anions du type ammonium quaternaire, la charge des anions exerce un effet similaire au précédent, ainsi que la taille pour une famille homogène telle que les ions halogénures :

Pour les résines carboxylate, aminodiacétate, phosphonate, N-méthylglucaminium, etc., à l'échang [...]

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Écrit par :

  • : 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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Pour citer l’article

Robert ROSSET, « IONS ÉCHANGEURS D' », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 09 septembre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/echangeurs-d-ions/