Первычная обменная адсорбция

Первичная адсорбция — адсорбция в поверхностном слое кристалла. В ней могут принимать участие только ионы, изотопные или изоморфные ионам, образующим кристаллическую решетку адсорбента

Первичная обменная адсорбция является результатом стехиометрического обмена ионами между поверхностью кристалла и раствором и не приводит к изменению заряда поверхности.

????

Первичная потенциалообразующая адсорбция

Для радиохимии более важной является потенциалобразующая первичная адсорбция. В основе этого вида адсорбции лежит процесс переноса собственных ионов адсорбента из раствора на поверхность кристалла, приводящий к избытку этих ионов на поверхности и возникновению скачка потенциала.

Представим себе кристаллический осадок, находящийся в его насыщенном растворе. Допустим, что значение химического потенциала одного из ионов на поверхности кристалла меньше химического потенциала этого иона в насыщенном растворе:

Тогда при погружении кристаллов в раствор часть заряженных ионов перейдет из раствора на поверхность кристалла, образуя внутреннюю обкладку двойного слоя. При этом совершается работа переноса электрического заряда из раствора на поверхность кристалла:

где m⁰_± и `m⁰_± — стандартные химические потенциалы ионов соответственно в растворе и на поверхности кристалла; а — активная концентрация иона в растворе; z — заряд иона; F — постоянная Фарадея; j_i — ионная часть скачка потенциала на границе раздела фаз. Тогда

(6.3)

где a _±@ m _±.

Значение заряда на поверхности кристалла может быть рассчитано по формуле

где С — емкость двойного слоя.

Вместе с тем этот заряд равен:

где `N — количество избыточных ионов на поверхности (в моль).

Из соотношений (6.3) и (6.5) следует, что

(6.6)

Из соотношений (6.3) и (6.6) видно, что скачок потенциала и количество избыточных ионов на поверхности зависят от концентрации потенциалобразующих ионов в растворе. При работе с микроколичествами радиоактивных элементов их адсорбцией по этому механизму можно пренебречь. Однако знание закономерностей первичной потенциалобразующей адсорбции позволяет регулировать заряд поверхности адсорбента, определяющий величину вторичной обменной адсорбции.

\

Вторичная обменная адсорбция

Вторичная обменная адсорбция является результатом обмена ионов во внешней обкладке двойного электрического слоя носителя на одноименно заряженные ионы, находящиеся в растворе.

Рассмотрим наиболее простой случай вторичной обменной адсорбции — на поверхности ионных кристаллов. Нарушение стехиометрии на поверхностном слое кристалла за счет первичной потенциалобразующеи адсорбции приводит к соответствующему нарушению стехиометрии в прилегающем слое раствора — к возникновению внешней обкладки двойного слоя. Это означает, что в прилегающем слое раствора концентрируются ионы со знаком заряда, противоположным знаку заряда поверхности (компенсирующие ионы). Если осадок неспецифического носителя находится в его насыщенном растворе, содержащем ионы радиоактивного элемента (или радиоактивного нуклида), то в образовании внешней обкладки двойного слоя принимают участие и эти ионы.