イオン交換樹脂
着眼点陽イオン交換樹脂は \ce{-SO3H} をもち、溶液中の陽イオンを \ce{H+} と交換する。陰イオン交換樹脂は溶液中の陰イオンを \ce{OH-} と交換する。
\ce{R-SO3H + Na+ -> R-SO3Na + H+}
スチレンと p-ジビニルベンゼンの共重合体(立体網目状)をスルホン化してつくる。使用後は強酸(陰イオン交換樹脂は強塩基)を流すと再生できる。両方に通すと純水(脱イオン水)が得られる。
例題
1
0.10\ \mathrm{mol/L} の塩化ナトリウム水溶液 10\ \mathrm{mL} を陽イオン交換樹脂に通し、流出液をすべて集めた。これを中和するのに 0.10\ \mathrm{mol/L} の水酸化ナトリウム水溶液は何 mL 必要か。
解答
\ce{Na+} は 0.10\times\dfrac{10}{1000}=1.0\times10^{-3}\ \mathrm{mol}。同じ物質量の \ce{H+} が出て、流出液は HCl 水溶液になる。
NaOH の体積 V は 0.10\times\dfrac{V}{1000}=1.0\times10^{-3} より V=10\ \mathrm{mL}。
(検算:濃度も体積も同じ NaCl → HCl → NaOH なので 10 mL で一致。)
NaOH の体積 V は 0.10\times\dfrac{V}{1000}=1.0\times10^{-3} より V=10\ \mathrm{mL}。
(検算:濃度も体積も同じ NaCl → HCl → NaOH なので 10 mL で一致。)
確認問題
1
\ce{CaCl2} 1.0\times10^{-3}\ \mathrm{mol} を陽イオン交換樹脂に通すと、流出する \ce{H+} は何 mol か。
答え
2.0\times10^{-3}\ \mathrm{mol}(\ce{Ca^2+} 1個が \ce{H+} 2個と交換)。