PRÁCTICA: TRATAMIENTO PREELIMINAR Y DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE INTERCAMBIO DE UN INTERCAMBIADOR IÓNICO
OBJETIVOS Efectuar el tratamiento preliminar de un intercambiador iónico. Determinar la capacidad de intercambio iónico del mismo. INTRODUCCIÓN El intercambio iónico es un fenómeno que se produce al poner en contacto un sólido iónico (intercambiador) y una mezcla líquida conteniendo iones en disolución. Los intercambiadores iónicos son materiales sólidos insolubles, con cationes o aniones intercambiables en su superficie externa o interna. Al ponerse en contacto un sólido de estas características con una especie iónica en disolución, se produce un intercambio entre los grupos iónicos del sólido y los iones del mismo signo de aquella. Cuando los iones que se intercambian son cationes, los cambiadores iónicos se denominan catiónicos. Los grupos iónicos fijos de las resinas cambiadoras catiónicas suelen ser de tipo fenólico (−O-), carboxílico (−COO¯), sulfónico (−SO¯3), o fosfónico (−PO2-3), a los que se suelen unir cationes tales como H +, Na+, K+, Ca2+, Mg2+, etc. Un intercambiador catiónico fuertemente ácido se comporta como un ácido fuerte, está completamente ionizado en un amplio intervalo de pH. A.- Porcentaje de intercambiador iónico recuperado % recuperado =
masade intercambiador seco masade intercambiador húmedo
x 100
Masa de intercambiador húmedo: 1.035 g Masa del papel Whatman: 1.9633 g Masa del papel con el intercambiador: 3.0208 g → masa del intercambiador seco: 1.0575 g
3.- ¿Cuál es el valor del pH después de los lavados con H 2O destilada? pH de 5. 4.- ¿Qué importancia tiene determinar el pH después de los últimos lavados con H2O destilada? Para asegurarse de que se elimina el resto de HCl y de NaOH, después de los lavados correspondientes. B.- Capacidad de intercambio
1.- Determinación de la capacidad de intercambio del intercambiador catiónico fuerte empleado. Capacidad =
XV m
meq g
[=]
X = normalidad de la solución de NaOH 0.09652 N V = volumen de NaOH empleado en la titulación 16.2 mL m = masa de resina utilizada 0.5074 g
Capacidad =
0.09652 N (16.2 mL) 0.5074 g
=
3.08163 meq/g
2.- ¿Cuál es la importancia de determinar la capacidad de un intercambiador? Además de se una de las propiedades de un intercambiador iónico más importante, a través es ésta es posible evaluar el rendimiento que se tiene al efectuar una separación con dicho intercambiador. Los intercambiadores iónicos más usuales tienen una capacidad de cambio comprendida entre 2 y 10 miliequivalentes por gramo. DISCUSIÓN El tratamiento preliminar de un intercambiador iónico es fundamental para eliminar las impurezas del mismo, a continuación se presenta el proceso a través de las reacciones efectuadas: R-SO¯3 M+ + NaOH HCl
R-SO ¯3 +Na
NaCl
R-SO ¯3 +H
R-SO ¯3 +Na +
Lavado con HCl
Es el ácido clorhídrico el que se titular, para conocer la capacidad de intercambio. Calculamos la capacidad de intercambio, que como ya se mencionó, es una de las características más importantes y una propiedad que se debe tener en cuenta a la hora de elegir una resina de intercambio iónico. Esta propiedad está condicionada, en principio, por el contenido total de centros activos de la resina y por la posibilidad de acceso a los mismos que tengan los iones que se intercambian, este número total de centros activos varia muy poco entre resinas del mismo tipo. Obtuvimos un valor de 3.08163 meq/g, lo que se puede considerar que el interior del lecho de resina húmeda tiene cierta semejanza con una gota de una solución de electrolito de concentración del orden de aproximadamente 3 molal. También hace referencia a la cantidad de grupos cargados que se intercambian por gramo de intercambiador seco. CONCLUSIÓN
La capacidad de intercambio determina de cierta forma la accesibilidad a los centros activos de la resina y la afinidad que presente por un determinado tipo de ión. Dicha accesibilidad viene determinada por el contenido de DVB de la resina. Bibliografìa. W. F. Pickering. Química Analítica Moderna. Edit, Reverté, 1980. Artículo consultado. Colección tesis doctorales. Francisco Romero. Eliminación de metales alcalinos mediante intercambio iónico. Publicaciones de la Universidad de Castilla, 1995.
