TIPE : Résines échangeuses d'ions

[lechoufarci]

Bonjour à tous !

Dans le cadre de mon TIPE (chimie), j'étudie les résines échangeuses de cations type : R-SO₃^-,Na⁺ et leur passage dans une eau dure (contenant une forte concentration en ions Ca²⁺ et Mg²⁺.

Il y a une réaction d'échange :
2 (R-SO₃^-,Na⁺) + Ca²⁺_(solution) = (R-SO₃^-)₂,Ca²⁺ + 2 Na⁺_(solution)
2 (R-SO₃^-,Na⁺) + Mg²⁺_(solution) = (R-SO₃^-)₂,Mg²⁺ + 2 Na⁺_(solution)

La réaction est d'autant plus favorable que l'ion est chargé (la charge de Ca²⁺ et Mg²⁺ est plus grande que Na⁺). Tout d'abord, sauriez vous pourquoi ?

De plus, par la suite, il est possible de régénérer la résine, c'est-à-dire que la résine retrouve tous ses Na⁺ au lieu des Ca²⁺ et Mg²⁺, par exemple lors du passage d'une eau salée. Mais alors, comment expliquer que les ions Na⁺ se "refixent" sur la résine alors que la réaction est favorable pour les ions ayant la plus grande charge ?

Par avance merci pour vos réponses
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[Flyingsquirrel]

Discussion déplacée dans le forum de chimie.

[jeanne08]

Il y a une réaction réversible , avec une constante d'équilibre :
2 Na+ dans résine + M2+ = M2+ dans résine + 2 Na+
La constante n'est pas simple à écrire car il n'est pas évident de définir l'activité d'un cation fixé dans la résine.
Qualitativement on peut dire que une grande concentration en M2+ aqueux favorise le sens gauche-> droite et une grande concentration en Na+ favorise le sens droite -> gauche

[moco]

Plus un ion est chargé, plus il attire fortement une charge de signe contraire. C'est la loi de l'attraction électrique de Coulomb.

Ceci dit, les résines échangeuses d'ions se régénèrent en les trempant dans de l'acide chlorhydrique concentré. L'équilibre est déplacé par le fait qu'on utilise un acide concentré et il se produit :
(RSO₃)₂Ca + 2 H⁺ --> 2 RSO₃H + Ca²⁺
C'est la réaction inverse de ce qui se passe en solution diluée.

Une fois qu'on a régénéré la résine sous forme RSO₃H, on la traite par une solution diluée d'un sel de sodium, et elle se transforme en RSO₃Na.

[A voir en vidéo sur Futura]

[lechoufarci]

Eh bien, merci pour vos réponses complètes.
Bonne soirée