Scambio ionico: tutto ciò che devi sapere
Il processo di scambio ionico coinvolge l’interazione tra ioni mobili e una matrice solida polimerica, scambiandoli con ioni di carica simile presenti in soluzione. Questo processo è reversibile, permettendo la rigenerazione del solido scambiatore di ioni. Gli scambiatori di ioni hanno capacità e polarità determinate dal numero di raggruppamenti ionici scambiati e dall’intervallo di pH in cui possono essere utilizzati.
Durante il 1800, le proprietà di scambio ionico furono studiate nelle argille, in cui alcuni cationi erano debolmente legati a una struttura rigida e potevano essere scambiati con ioni equivalenti in soluzione. Altri materiali, come le zeoliti, le betoniti, le miche e i sali di zirconio, mostrano notevoli capacità di scambio ionico.
Le resine scambiatrici di ioni sono ampiamente utilizzate, sia di origine naturale che sintetica. Tra i polimeri naturali, la lignite e la cellulosa possono essere trattate per produrre scambiatori cationici e anionici, rispettivamente. Le resine scambiatrici sintetiche furono ottenute per la prima volta nel 1925, mostrando un notevole sviluppo nel corso degli anni. Queste resine rigonfiano quando a contatto con l’acqua o soluzioni diluite di acido, permettendo il passaggio di elettroliti.
L’equilibrio delle resine scambiatrici di ioni è regolato dall’equazione di Donnan, cruciale per calcolare la concentrazione di ioni all’interno della resina in relazione alle concentrazioni esterne e alle caratteristiche della resina stessa.
Inoltre, i coefficienti di selettività determinano la separabilità degli ioni tramite la cromatografia di scambio ionico. La formazione di complessi e il pH della soluzione eluente influenzano significativamente la selettività del processo cromatografico, permettendo di ottenere risultati più accurati.