bescanviador iònic

m
Química

Substància insoluble en aigua, que conté ions làbils capaços d’esser bescanviats per uns altres ions de càrrega del mateix signe presents en una solució aquosa amb què aquella entra en contacte, sense que tingui lloc cap canvi físic major en la seva estructura.

Segons que els ions làbils siguin positius o negatius, els bescanviadors són catiònics o aniònics, respectivament. Hom coneix de mitjan segle XIX ençà les propietats bescanviadores de determinades argiles; des del començament del segle XX hom empra les zeolites i els silicats complexos, naturals o artificials, com a bescanviadors iònics per a corregir la duresa de les aigües. Vers el 1940 foren introduïts els bescanviadors iònics inorgànics sintètics, de composicions diverses, constituïts per resines polimèriques, de primer del tipus fenolformaldehídiques, després del tipus del poliestirè, i d’altres. Els bescanviadors d’ions del tipus del poliestirè són els més emprats actualment, i han desplaçat en gran part tots els altres a causa d’un conjunt de propietats que han permès de fer del bescanvi iònic un procés útil per a múltiples aplicacions.

Els bescanviadors iònics posseeixen una estructura reticular tridimensional (els poliestirènics, per exemple, són constituïts per cadenes lineals unides transversalment per ponts de divinilbenzè, i resulten d’un grau de porositat definit segons la freqüència d’aquests ponts); posseeixen també grups funcionals ionitzables que retenen per atracció electroestàtica els ions bescanviables. La força àcida o bàsica d’aquests grups és el principal factor que determina el comportament del bescanviador, el qual és condicionat també per la dimensió mitjana dels porus del reticle. Els grups presents en els bescanviadors catiònics poden ésser el grup sulfònic (àcid fort) i el carboxil o l’hidroxil fenòlic (àcids febles); en els aniònics, els grups amina o amina substituïda (bases febles) i l’amoni quaternari (base forta). Lògicament, el bescanviador només és eficaç en condicions en què els seus grups actius siguin ionitzats. Si els bescanviadors són fortament àcids o fortament bàsics, actuen en un camp molt ampli de valors del pH; si són grups àcids febles, només actuen en zones bàsiques del pH; si són grups bàsics febles, només ho fan en medi àcid. Per cada aplicació específica, un bescanviador ha d’ésser present en una forma iònica definida, la qual és obtinguda per pretractament amb una solució relativament concentrada d’un electròlit adequat (per exemple, hom pot preparar la forma H+ d’un bescanviador catiònic tractant-lo amb un excés d’una solució d’àcid clorhídric). Després d’efectuar el procés de bescanvi i quan el bescanviador ja ha esgotat tots els seus ions làbils, hom aprofita la reversibilitat del procés per a regenerar la forma iònica primitiva, per nou tractament amb la solució mencionada.

Els bescanviadors són productes comercials amb noms registrats. Els més usuals són Dowex, Amberlita, Zeo-Karb, Permutita, Wofatita, etc. Un grup de lletres i xifres completa la designació de cada producte i dóna informació de si és catiònic o aniònic, de si és fort o feble, del grau de porositat i d’algunes altres característiques tècniques.