IONS ÉCHANGEURS D'

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Réactions chimiques et partage entre résine et solution

Il est possible de modifier sensiblement l'affinité d'une résine pour une espèce donnée d'ion au moyen de réactions chimiques, principalement de réactions de formation de complexes. Les résines simples ionisées sont en effet peu sélectives, les différences d'affinités provenant essentiellement de différences entre les dimensions des ions échangés, et il est indispensable pour de nombreuses applications d'augmenter la sélectivité.

Des résines comportant des groupements fonctionnels capables de former des complexes dans la résine (aminodiacétate, phosphonate, carboxylate pour les cations, N-méthylglucaminium pour le bore) ont été synthétisées. Beaucoup plus sélectives que les résines ionisées classiques, elles ne fixent parfois qu'un seul type de composé. Toutefois, leurs applications restent limitées à la récupération de traces d'éléments, car elles présentent l'inconvénient de cinétiques souvent très lentes.

Dans le cas de composés très voisins, les différences de caractéristiques physiques des ions solvatés sont souvent insuffisantes pour permettre leur séparation avec une résolution convenable. Il faut associer des réactions chimiques dans la phase mobile à l'échange d'ions simple, ces réactions chimiques faisant varier les concentrations de A+ et/ou de B+ dans la solution.

Considérons l'équilibre d'échange d'ions :

et supposons que ces deux ions aient exactement la même affinité pour l'échangeur. La constante d'échange est égale à l'unité :

Supposons maintenant que la séparation soit effectuée en présence d'un ligand L donnant des complexes avec A+ et B+ dans la phase mobile (nous admettrons, pour simplifier l'écriture, que les deux complexes sont de stoechiométrie 1 :1) :

KA et KB sont les constantes de dissociation des complexes AL et BL :

L'équilibre d'échange s'écrit :

avec :

α′ s'exprime en fonction de α et de KA et KB en combinant les relations (1) à (4), soit :

puisque α = 1. On a ainsi :

Si α′ est peu différent de l'unité, on peut poser α′ = 1 + ε (ε étant petit, lgα′ ≃ 0,43 ε), et on a :

On conçoit ainsi que l [...]


Médias de l’article

Résines du type sulfonate

Résines du type sulfonate
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Hydroquinone et triméthylammonium

Hydroquinone et triméthylammonium
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Grain de résine

Grain de résine
Crédits : Encyclopædia Universalis France

diaporama

Polymères macroporeux

Polymères macroporeux
Crédits : Encyclopædia Universalis France

tableau

Tous les médias



1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 10 pages




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

Classification


Autres références

«  IONS ÉCHANGEURS D'  » est également traité dans :

CADMIUM

  • Écrit par 
  • Alexandre TRICOT
  •  • 8 045 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « Production de l'éponge de cadmium »  : […] L'élaboration du zinc s'opère suivant deux voies métallurgiques : la voie sèche, désignée plus spécialement par « extraction par voie thermique » ou « pyrométallurgie », et la voie humide, le plus souvent désignée par « hydrométallurgie ». Les minerais sulfurés de zinc – les blendes – sont concentrés à la mine par flottation (laveries) et livrés aux usines métallurgiques du zinc sous une forme pul […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/cadmium/#i_1390

CHROMATOGRAPHIE

  • Écrit par 
  • Robert ROSSET, 
  • Louis SAVIDAN, 
  • Alain TCHAPLA
  •  • 16 956 mots
  •  • 8 médias

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☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/chromatographie/#i_1390

EAU - Dessalement de l'eau de mer

  • Écrit par 
  • Cyrille GOMELLA, 
  • Bernard LEGUBE
  •  • 3 172 mots
  •  • 11 médias

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☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/eau-dessalement-de-l-eau-de-mer/#i_1390

ÉLECTRODES SPÉCIFIQUES

  • Écrit par 
  • Robert ROSSET
  •  • 219 mots

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☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/electrodes-specifiques/#i_1390

INTERFACES

  • Écrit par 
  • Simone BOUQUET, 
  • Jean-Paul LANGERON
  •  • 8 284 mots
  •  • 6 médias

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☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/interfaces/#i_1390

LANTHANE ET LANTHANIDES

  • Écrit par 
  • Concepcion CASCALES, 
  • Patrick MAESTRO, 
  • Pierre-Charles PORCHER, 
  • Regino SAEZ PUCHE
  •  • 11 267 mots
  •  • 18 médias

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☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/lanthane-et-lanthanides/#i_1390

MEMBRANES, transferts

  • Écrit par 
  • Michel RUMEAU
  •  • 5 887 mots
  •  • 10 médias

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☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/membranes-transferts/#i_1390

SOLS - Physico-chimie

  • Écrit par 
  • Robert BLANCHET
  •  • 1 554 mots
  •  • 1 média

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☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/sols-physico-chimie/#i_1390

ZÉOLITES

  • Écrit par 
  • Pierre Auguste JACOBS
  •  • 3 541 mots
  •  • 4 médias

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☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/zeolites/#i_1390

Voir aussi

Pour citer l’article

Robert ROSSET, « IONS ÉCHANGEURS D' », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 10 décembre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/echangeurs-d-ions/