イオン交換平衡（読み）イオンコウカンヘイコウ

化学辞典 第2版

イオン交換平衡
イオンコウカンヘイコウ
ion-exchange equilibrium

イオン交換樹脂が外部溶液と平衡にある状態をいう．樹脂相と外部溶液相との間にドナンの膜平衡が成り立つと考えると，同符号イオン間(たとえばA，B間)の交換平衡式が次式で得られる．

ここに，γは活量係数，のバーは樹脂相，zはイオン価，Vは部分モル容積，πは膨潤圧である．K_A^B は次式で示され選択係数という．

ここに，cは濃度である．また次式で示される S_A^B は分離係数という．

異価イオンの分離係数は濃度によっていちじるしく変化し，希薄溶液のとき，多価イオンの選択性が大(S_A^B が大)となる．液体クロマトグラフィーのように分離すべきイオンAが交換するイオンBに対して微量と考えると，次式で示す分配係数

は，/c_Bが一定とみられるので，K_d(A)によって選択性を表しうる．最近の液体クロマトグラフィーでは，分配係数のかわりに次式で示す質量分配比(キャパシティーファクター)

が用いられる．ここに，Qはイオンの量を示す．陽イオン交換における選択性は

Ba^2＋ ＞ Ca^2＋ ＞ Mg^2＋ ＞ K^＋ ＞ Na^＋，
陰イオン交換における選択性は

NO₃^－ ＞ Cl^－ ＞ HCO₃^－ ＞ F^－
である．H^＋ の選択性は強酸性樹脂ではきわめて小で，逆に弱酸性樹脂はもっとも大である．OH^－ の選択性も強塩基性樹脂ではきわめて小で，弱塩基性樹脂ではもっとも大である．

出典　森北出版「化学辞典（第2版）」

世界大百科事典（旧版）内のイオン交換平衡の言及

【イオン交換】より

…これらの選択性を利用して特定イオンの吸着，およびいったん吸着したイオンの脱離による樹脂の再生を行う。
［イオン交換平衡］
　イオン交換体に捕捉交換されるイオンの量と水溶液中のイオン濃度との間の関係を決めるのがイオン交換平衡であるが，例として，陽イオン交換体において液中のイオンA^＋が交換体中の固定イオンR^－と結合しているB^＋イオンと交換する場合を考える。すなわち反応　A^＋＋BR⇄B^＋＋ARにおける選択係数K_B^Aとして，を定義すると，R^－がB^＋に比してA^＋を選択的に捕捉する場合はK_B^Aが大きい値となる。…

※「イオン交換平衡」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

出典｜株式会社平凡社「世界大百科事典（旧版）」