Grenzflächenphänomene - Praktikum Physikalische Chemie - page 75

Die Indizes x, y und z symbolisieren den unterschiedlichen Hydratationsgrad der
Ionen H C ,Me 2 C bzw. Me(OH) C . Der Hydratationszustand der jeweiligen Ionen
während der Ionenaustauschreaktion bleibt erhalten. Ein Austausch bzw. Wechsel
der Hydrathüllen erfolgt nicht. Die Spezies H C ,Me 2 C bzw. Me(OH) C behalten
ihre Hydratationszahlen x, y und z. Der Adsorber liegt dissoziiert in Form von ne-
gativ geladenen Festionen und positiv geladenen Hydroniumionen vor. Als Ort des
Austausches werden die äußere Helmholtz-Schicht und der diffuse Teil des lösungs-
seitigen Teils der Doppelschicht angenommen, also Teile der Lösung.
Als Argument dafür, dass es sich bei der Adsorption hydrolysierbarer Metall-
kationen an oxidischen Oberflächen um eine Ionenaustauschreaktion handelt, wird
die Tatsache genannt, dass die logarithmische Darstellung der Werte für das Vertei-
lungsverhältnis in Abhängigkeit vom pH-Wert Geraden liefert, deren Steigung mit
der Ladung der austauschenden Spezies übereinstimmt.
Der Zusammenhang zwischen dem Verteilungsverhältnis K d . B / eines Adsorp-
tivs B und dem pH-Wert ergibt sich wie folgt: Für eine Ionenaustauschreaktion der
allgemeinen Form

mX n A C nB m • nX m B C mA n

(2.23)

mit demAdsorber X und dessen austauschaktiver Spezies Amit der Ladung n sowie
dem Adsorptiv B mit der Ladung m gilt der Selektivitätskoeffizient K c :

c B c A
c B c B :

K c D (2.24)

c; c i Konzentration von i am Adsorber bzw. in der wässrigen Phase.
Führt man das Verteilungsverhältnis K d . B / mit

K d . B / D c B = c B (2.25)

ein, dann folgt für einwertige austauschbare Wasserstoffionen die Beziehung:

c H C
c H C

K c D K d . B / : (2.26)

c H C entspricht der Kapazität des Adsorbers für die Aufnahme der Ionen B.
Es ist für den betreffenden Adsorber eine Konstante, die Gesamtvolumenkapa-
zität GVK. Weiter gilt:

lg K d . B / D lgK c C m lg GVK mlgc H C : (2.27)

Da K c und GVK Konstanten sind, folgt zwischen lgK d . B / und dem pH-Wert der
erwähnte lineare Zusammenhang.
Bei der Adsorption zweiwertiger hydrolysierender Kationen an oxidischen Ober-
flächen wurde von mehreren Autoren die Einwertigkeit der adsorbierenden Spezies