Résine échangeuse de d'ion

[inviteea9a991c]

Bonjour à tous.

je suis en train de rédiger sur mon rapport de stage et je bloque sur la composition de la résine présente dans l'échangeuse d'ions sur laquelle j'ai travailler.

Le seule chose que j'ai trouver sur internet sur ce sujet est le site suivant. http://dardel.info/IX/resin_structure.html

J'aurais aimer avoir l'avis de connaisseurs sur le sujet car je n'y connais pas grand chose dans ce domaine et que je ne connait pas la composition d'une telle structure, je ne peut donc pas déterminée si ce que l'on y trouve est cohérent.

En vous remerciant tous d'avance.
Cordialement
Ozark
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[inviteeb6310ba]

Bonjour,

Il va nous falloir plus d'indications sur ta résine pour t'en donner la structure. A quoi sert-elle, quels ions permet-elle d'échanger (anions, cations...), as-tu au moins une référence?

Bon courage

[moco]

La référence que tu cites est extrêmement bien faite. Si tu la lis, tu trouveras tout ce qu'il faut savoir sur une résine échangeuse d'ions.

[inviteea9a991c]

Merci de vos réponses.

les références des résines sont

- Résine cationique: PUROLYTE C100
- Résine Anionique: PUROLYTE A200

Le lien que j'ai partagé correspond t-il à ces résines, j'ai du mal à faire le rapprochement ou à trouver la composition sur internet.

Cordialement
Ozark

[A voir en vidéo sur Futura]

[moco]

Peu importe la référence. Une résine cationique est une résine dont la structure est très complexe, et si complexe qu'il n'est même pas utile de la connaître précisément, car elle n'intervient dans le processus d'échange d'ion. La seule chose importante à savoir est qu'il y a des atomes H à la périphérie de ces molécules de résine, et que ces atomes H sont exactement semblables aux acides habituels : ils s'en vont facilement. Donc tu peux attribuer à ces molécules d'échangeurs d'ions la formule HXYZ, où XYZ désigne peut-être des milliers d'atomes inconnus, dont la plupart sont des atomes de carbone, d'hydrogène et d'oxygène, puisque ces substances sont organiques. Mais finalement peu importe.

Imagine maintenant qu'on prenne un tube de verre vertical, et qu'on obture le bas par une sorte de treillis très fin qui laisse passer de l'eau, mais qui retienne les grains de résine. Si on remplit ce tube avec des grains de résine et qu'on envoie de l'eau dans le tube, l'eau ruisselle entre les grains et sort par en bas. Mais si cette eau contient des ions positifs, la surface des grains réagit avec ces ions positifs et les fixe, en libérant les ions H+ de la surface des grains. Avec de l'eau salée par exemple (NaCl), on envoie dans le tube de l'eau chargée d'ions Na+ et Cl-. Il se passe la réaction : HXYZ + Na+ --> NaXYZ + H+. Le Na+ se fixe sur la résine, qui change donc de structure et de couleur, et la solution qui traverse contient maintenant des ions H+ à la place de Na+. Comme les ions Cl- ne sont pas affectés par ce processus, il sort en bas une solution d'acide chlorhydrique HCl. L'eau salée entrante était neutre. Ce qui sort est une solution acide.
Tu comprends ?

Il existe aussi des résines qui sont chargés extérieurement de groupes OH prêt à se détacher. On peut leur donner la formule XYZOH. Si on envoie sur des grains de cette résine une solution d'eau salée, donc de NaCl, cette fois ce sont les ions Cl- qui réagissent avec la résine et qui se font fixer. Il se passe la réaction :
XYZOH + Cl- --> XYZCl + OH-.
La résine change de structure avec tous ces ions Cl fixés à l'extérieur. Mais la solution contient des ions OH- à la place de Cl-. A la sortie, la solution contient NaOH. Donc c'est une solution basique.
Tu as suivi ?

[inviteea9a991c]

Oui, j'ai bien compris tout le raisonnement et je vous en remercie.

Il est donc totalement inutile de mettre la composition ainsi que la synthèse de la composition de la résine, ça serait très long, compliqué et inutile ?

Parce que mes profs me disent qu'il faut mettre en maximum de chimie dans notre rapport de stage.

Cordialement
Ozark

[moco]

Bien sûr qu'il faut mettre un maximum de chimie. Si vraiment la composition de la résine t'intéresse, tu peux suivre la présentation de l'article "dardelinfo, etc" que tu citais. La résine se forme par polymérisation du styrène sulfoné. Or le styrène est C₆H₅-CH=CH₂. Sulfoné, il a la structure CH₂=CH-C₆H₄SO₃H. Donc la résine cationique polymérisée a la composition (CH₂-CH-C₆H₄-SO₃H)n, où n est très grand, voisin de 1000 ou 2000. La résine anionique a une terminaison en -N(CH₃)₃OH à la place de -SO₃H. Va voir l'article de Dardel. Il y a même la structure dans l'espace .

[inviteea9a991c]

C'est bien ce que j'avais trouver. Merci pour ta réponse

Ce qui m'amène à une autre question plus ou moins proche du sujet.
Lorsqu'un cycle aromatique est engagée dans un polymère, par exemple le polystyrène, les réactions de SEAR ( Friedel Et Craft, nitration, sulfonation,etc) sont elles possibles, ou les propriétés du cycle sont elles différentes ?

Cordialement
Ozark

[moco]

Ces réactions sont possibles. Mais elles ne se produisent qu'en surface du polymère, c'est-à-dire que sur une très faible proportion des cycles benzéniques présents dans le polymère bloc.

[inviteea9a991c]

D'accord, si j'ai bien compris, pour obtenir la résine cationique, on doit d'abord synthétiser un styrène sulfoné puis ensuite effectuer la réaction de polymérisation ?

De même pour la résine anionique on doit d'abord synthétiser le styrène avec l'ion ammonium quaternaire ? A ce sujet pour former cet ion, il s'agit bien d'une réaction d'Hoffman ?

Désolé de vous posez autant de question mais la chimie organique des polymères n'est pas mon fort..

Cordialement
Ozark

[moco]

Bien sûr. On peut faire les deux : sulfoner le styrène avant polymérisation ou sulfoner le poymère. On a presque avantage de sulfoner après polymérisation. Car on sulfone en surface. Et c'est en surface des grains que se fait l'échange d'ions. Si on fait polymériser de l'acide styrènesulfonique, d'abord on doit sulfoner le styrène, et cette opération a bien des chances de polymériser le styrène avant la sulfonation. Et ensuite, tous les groupes sulfonique pris à l'intérieur du polymère sont inutilisables comme échangeurs d'ions, puisqu'ils ne sont pas en contact de la solution aqueuse.

[inviteea9a991c]

Moco

Merci, pour vos réponses sur ce sujet et sur la décoloration des huiles noires. Cela me permet d'y voir plus clair.

Cordialement
Ozark