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RESINAS INTERCAMBIADORAS DE IONES

En general, las resinas de intercambio iónico están
constituidas por productos polímeros de elevado peso molecular, insolubles,
que contienen grupos funcionales (positivos o negativos) capaces de
intercambiar iones con una solución.
Estos grupos funcionales de las resinas intercambian en el caso más sencillo
iones H+ y OH-, presentes en la solución según sea eltipo de
intercambiadores. De ahí que, generalizando todavía más la definición,
podamos considerar las resinas intercambiadoras de iones como ácidos o
bases orgánicas, de fórmula general R - H y R - OH en donde R, representa
una estructura molecular orgánica, originada por condensación o
polimerización, que contiene casi siempre cadenas laterales largas.
Si el ion intercambiable en la resina esel H+,
evidentemente podrá ser sustituido por otros iones de su mismo signo según la
siguiente ecuación:
R-H

+

M+

↔

R–M

+

H+

+

OH-

En el segundo caso, se tendría análogamente.

R-OH +

A-

↔

R–A

De esta manera podemos dividir en forma general a las resinas
de intercambio iónico en:
A.- Resinas intercambiadoras catiónicas o ácidas.
B.- Resinas intercambiadoras aniónicas o básicas.
Lautilización de las resinas intercambiadoras de iones,
tiene como principal fin la separación de determinados iones existentes en una
solución, y en general se puede distinguir dos aplicaciones:

1) Separación de iones de distinto signo
2) Separación de iones del mismo signo

Síntesis de resinas intercambiadoras de iones (ácidas y básicas) a base
de estireno y divinilbenceno en presencia de ácidosulfúrico (sulfonación) o
amina cuaternaria (aminación).

CH2

CH=CH2

CH CH2

Estireno

CH CH2

CH CH2

CH CH2

Poliestireno linear

CH=CH2

CH CH2

CH=CH2

CH2

CH CH2

CH CH

CH CH2

CH CH2

CH CH2

CH CH2

Divinilbenceno

Poliestireno con unión cruzada

H2SO4
Adición grupo
sulfonato ácido

SO3-

SO3-

SO3

SO3-

SO3-

NR4Cl (sal amonio cuaternaria)

Adición grupo
amino 4°
básico

NR3+

NR 3+-

SO3

-

NR3+

SO3-

Resina intercambia cationes

NR 3+

NR 3+

NR 3

NR3+

+

Resina intercambia aniones

Reacción de Intercambio con cobre:

2 Cu2+

HO3S

SO3 -

SO3-

SO3H

SO3H

SO3H

Cu2+

+ 2H+

SO3-

SO3Cu2+

+ 2H+

Aplicando la ley de acción de masas se obtiene un coeficiente de selectividad (equivalente a la

constante

de

Kr

=

equilibrio):

(A).([R]B)

/

([R]A).(B)

Que no esexactamente una constante sino que depende de las condiciones
experimentales. Aunque la resina tome con preferencia unos iones (A) frente a
otros iones (B), al tratarse de una reacción reversible podemos invertir esta
tendencia aumentando la concentración de (B) muy por encima de la de (A),
este es el fundamento de la regeneración de las resinas.
Sus características principales son las siguientes:
*Actuan selectivamente, de forma que pueden preferir un ion sobre otro con
factores
relativos
de
afinidad
de
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o
más.
* La reacción de intercambio iónico es reversible, es decir puede avanzar en
dos
sentidos.
* En la reacción se mantiene la electroneutralidad. Un ion simple se
intercambiará por otro ion simple. Por ejemplo:
[R]H+

Na+

+

+

CI-

=

[R]Na+

+

H+

+

CI-

y, similarmente, un ionbivalente necesitará dos iones monovalentes para
realizar
el
intercambio:
2

[R]CI-

+

2Na+

+

SO4

=

[R]

2

SO4

+

2Na+

+

2CI-

Las reacciones de intercambio iónico son frecuentes en el recorrido
subterráneo de las aguas naturales, al encontrarse sustancias naturales con
poder de intercambio, pero en las industrias se prefieren las resinas poliméricas
de fabricación sintética, con clarasventajas de uso en los procesos de
ablandamiento y desmineralización del agua, y en otros procesos especiales
tales como la purificación de ciertos productos químicos, la desmineralización
de jarabes de azúcares, etc.
Las ventajas del proceso iónico en el tratamiento de aguas son las
siguientes:
* Se adapta a las necesidades de las aguas en que las concentraciones de las
impurezas
iónicas
son...