مدرّس و مترجم
Microbiology, Tishreen University

التبادل الأيوني

التبادل الأيوني هو كل تفاعل كيميائي بين مادتين “تتكون كل منهما من جسيمات سالبة وجسيمات موجبة تدعى أيونات” يتضمن تبادل واحد أو أكثر من الأيونات السالبة والموجبة، ولكي نشرح ما هو التبادل الأيوني علينا أن نتعرف على الأيونات بشكل عام، حيث قد تكون الأيونات ذرات أو مجموعة من الذرات معاً تحمل شحنة سالبة أو موجبة، وقد تكون الأيونات مجمعة في أزواج أو مضاعفات العدد الزوجي، وتكون أساس العديد من المواد البلورية كملح الطعام على سبيل المثال.

فبكل بساطة يمكن أن نقول أنّه عندما يتم إذابة مادة ما في الماء يتم تحرير أيونات تلك المادة من قيودها و روابطها داخل بلورة المركب وتصبح تلك الأيونات حرة نسبياً تتحرك وتسبح في المحلول المكون من المادة والماء سوياً، حيث بعض المواد الغير قابلة للذوبان تحمل شحنات إيجابية أو سلبية على سطحها وتتفاعل مع المحلول الأيوني لإزالة أيونات مختلقة وقد تكون هذه العملية اصطفائية (أي أنها تزيل نوع محدد من الأيونات وتستبدلها بأيونات من أنواع أخرى مختلفة) وتدعى هذه العملية بالتفاعل الأيوني.

يتم استخدام هذه التقنية بعدة طرق وذلك لإزالة الأيونات الغير مرغوب فيها من المحلول أو الأيونات التي يريد العالم عزلها عن البقية وقد تستخدم في تحليل المركبات الغير معروف مما تتكون، أو حتى في تنقية المياه وفي الطب يستخدم كعملية خارجية تصفي الدم من الشوائب (الكلى الاصطناعية)، وتعود عمليات التبادل الأيوني إلى قبل العالم السويدي الشهر سافانت أرينيوس (Svante August Arrhenius) الذي قدم للعالم النظرية الأيونية لأول مرة، وتحديداً بتسع سنوات قبل مولده ظهرت أوراق في مجلة الجمعية الملكية الزراعية في إنجلترا (Journal of the Royal Agricultural Society of England) بعنوان قوة الأتربة في امتصاص السماد للكاتبين المهندس الزراعي السير اتش ا سام تومبسون والكيميائي جاي تي وايت (Sir H.S.M. Thompson & J.T. Way.

وتشرح كيفية أن الأسمدة تذوب في التربة بنسب متغايرة فمثلا التربة تحتفظ بكلوريد البوتاسيوم حتى بعد هطول أمطار غزيرة، وأخذ العالمان عينات من التربة ووضعوها في صندوق يحوي ثقباً في قاعه وأضافوا في التربة محلول كلوريد البوتاسيوم، وجمعوا السائل الذي تدفق من الثقب في القاع بعد أن مرّ المحلول في التربة ثم قاما بغسل التربة بمياه الأمطار و حللوا الماء الذي جمعاه من كلا التجربتين، واتضح أن الماء يحوي جميع عينة الكلور التي أضيفت في الأصل ولكن لا يحوي إطلاقاً على البوتاسيوم.

لذا قاموا باستبدال البوتاسيوم بمواد مكافئة له كيميائياً كالكالسيوم والمغنيزيوم وتدعى هذه الطريقة بالتبادل الأساسي (base exchange) بسبب الطابع القلوي والأساسي (تزيد نسبة الحموضة فيه عن ال7) للعناصر المتبادلة واستمر مصطلح التبادل الأساسي متداولاً حتى عام 1940 ومن حينها أصبحت هذه المعلومة بالتبادل الأيوني، حديثاً يمكننا وصف التبادل الأيوني بالطريقة البسيطة التالية:

أيونات من البوتاسيوم تدخل إلى التربة وتحل محل أيونات أخرى كانت سابقة هي أيونات الكالسيوم وبهذا تصبح المعادلة على الشكل التالي:

K + + Ca2 ⇌ Ca2+ + 2K+ حيث دخل البوتاسيوم بدون شيء واخذ مكان أيون ثاني في التربة ويدل السهم المزدوج من أن العملية عكسية أي قد تحصل في الاتجاهين.

أكمل القراءة

72 مشاهدة

0

هل لديك إجابة على "ما هو التبادل الأيوني"؟