Scambio ionico: un processo fondamentale
Il concetto di scambio ionico coinvolge l’interazione tra ioni mobili e una matrice solida polimerica che li scambia con ioni di carica simile presenti in soluzione, in un processo reversibile che permette la rigenerazione del solido scambiatore di ioni. Gli scambiatori di ioni hanno capacità e polarità specifiche determinate dal numero di raggruppamenti ionici scambiati e dall’intervallo di pH in cui possono operare.
Storia e sviluppo
Le proprietà di scambio ionico sono state studiate sin dal 1800, in particolare nelle argille, dove alcuni cationi erano debolmente legati e potevano essere scambiati con ioni equivalenti in soluzione. Materiali come le zeoliti, le betoniti, le miche e i sali di zirconio mostrano notevoli capacità di scambio ionico.
Le resine scambiatrici di ioni, sia di origine naturale che sintetica, sono ampiamente utilizzate. Polimeri naturali come la lignite e la cellulosa possono essere trattati per produrre scambiatori cationici e anionici rispettivamente. Le prime resine scambiatrici sintetiche sono state ottenute nel 1925, mostrando progressi significativi nel corso degli anni.
Funzionamento e applicazioni
Le resine scambiatrici di ioni presentano un comportamento di rigonfiamento quando a contatto con acqua o soluzioni diluite di acido, permettendo il passaggio di elettroliti. L’equilibrio delle resine è regolato dall’equazione di Donnan, fondamentale per calcolare la concentrazione di ioni all’interno della resina in relazione alle concentrazioni esterne e alle caratteristiche della resina stessa.
I coefficienti di selettività sono determinanti per la capacità di separazione degli ioni tramite la cromatografia di scambio ionico. La formazione di complessi e il pH della soluzione eluente influenzano notevolmente la selettività del processo cromatografico, permettendo di ottenere risultati più precisi.
