Γιατί τα μικρότερα υψηλό φορτισμένα ιόντα έχουν μεγαλύτερη συγγένεια για μια στήλη ανταλλαγής ιόντων από ό, τι μεγαλύτερη με τη φόρτιση;
1. Ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις:
* Πυκνότητα φόρτισης: Τα μικρότερα ιόντα έχουν υψηλότερη πυκνότητα φορτίου επειδή το φορτίο τους συγκεντρώνεται σε μικρότερο όγκο. Αυτό οδηγεί σε ισχυρότερες ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις με τις αντίθετα φορτισμένες ομάδες για την ρητίνη ανταλλαγής ιόντων.
* Ενυδάτωση: Τα μικρότερα ιόντα είναι πιο ενυδατωμένα, πράγμα που σημαίνει ότι προσελκύουν περισσότερα μόρια νερού. Αυτό το κέλυφος ενυδάτωσης μπορεί να εμποδίσει τις αλληλεπιδράσεις με τη ρητίνη. Ωστόσο, τα έντονα φορτισμένα ιόντα ξεπερνούν αυτό το αποτέλεσμα επειδή κυριαρχούν οι ισχυρές ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις.
2. Μέγεθος και προσβασιμότητα:
* Προσβασιμότητα: Τα μικρότερα ιόντα μπορούν να χωρέσουν πιο εύκολα στους πόρους της ρητίνης, αυξάνοντας την πιθανότητα αλληλεπίδρασης με τους χώρους ανταλλαγής. Τα μεγαλύτερα ιόντα ενδέχεται να δυσκολεύονται να αποκτήσουν πρόσβαση σε αυτές τις τοποθεσίες λόγω στερεοχημικών παρεμπόδισης.
3. Χωρητικότητα ανταλλαγής ιόντων:
* συγγένεια έναντι χωρητικότητας: Ενώ τα μικρότερα, υψηλά φορτισμένα ιόντα έχουν υψηλότερη συγγένεια για τη ρητίνη, η συνολική ικανότητα ανταλλαγής ιόντων (η συνολική ποσότητα των ιόντων που μπορούν να ανταλλάσσονται) εξαρτάται από τον αριθμό των θέσεων ανταλλαγής και το μέγεθος των σωματιδίων ρητίνης.
Συνοπτικά:
Τα μικρότερα υψηλό φορτισμένα ιόντα έχουν μεγαλύτερη συγγένεια για τις στήλες ανταλλαγής ιόντων επειδή:
* Παρουσιάζουν ισχυρότερες ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις λόγω της υψηλότερης πυκνότητας φορτίου τους.
* Είναι πιο προσιτές στις θέσεις ανταλλαγής στη ρητίνη λόγω του μικρότερου μεγέθους τους.
Σημείωση: Η ειδική συγγένεια ενός ιόντος για μια στήλη ανταλλαγής ιόντων μπορεί επίσης να επηρεαστεί από άλλους παράγοντες όπως το ρΗ, τη θερμοκρασία και τον τύπο της ρητίνης που χρησιμοποιείται.
