Química

Intercambio iónico

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Cuando hablamos de intercambio iónico, nos encontramos haciendo referencia a un cambio interno que se produce entre electrolitos, entre iones complejos o en disoluciones. En la gran parte de las circunstancias se usa para hacer mención a los procedimientos de purificación, para descontaminar, separar iones en disoluciones, etc. Para todos estos procesos se utilizan otras sustancias, por lo general sólidas o incluso minerales, que se encuentran dentro de aparatos o dispositivos que se denominan “intercambiadores iónicos”.

Los intercambiadores de iones por lo general cuentan con resinas porosas, o a modo de gel en su interior. Estas pueden ser minerales, arcilla u otros, siempre utilizadas a modo de intercambiadores de iones, los cuales pueden intercambiar cationes es decir, tan sólo hacer el intercambio de iones positivos, o también intercambiadores aniónicos, que intercambian iones negativos o aniones. También existen los llamados intercambiadores anfóteros, que como su nombre nos indica, son capaces de poder intercambiar a la vez distintos tipos de iones, ya sean estos positivos o negativos. Pero intercambios de este tipo, suele ser más eficaces si se mezclan diferentes tipos de resinas, conocidos como dispositivos de tipo mixto.

Los intercambiadores iónicos, pueden ser de tipo selectivo, lo que significa que trabajan tan sólo son algunos tipos de iones, dependiendo generalmente de la estructura y composición química de estos. También para esta selección es importante el tamaño que tengas los iones a tratar, además de su carga eléctrica. Algunos de estos iones son por ejemplo, los hidrones o protones, el ion hidróxido, los iones monoatómicos de carga +1, +2, como por ejemplo el ion calcio o sodio, algunas bases y ácidos orgánicos, etc.

Los intercambios iónicos, son técnicas o procesos que pueden revertirse, pudiendo regenerarse el intercambiador, cargándose de nuevo con los iones que se necesiten a través de un simple lavado con gran carga de iones en exceso.

Los intercambios iónicos tienen un uso extendido a nivel industrial, sobretodo en industrias como la alimenticia, la metalúrgica, la petroquímica o farmacéutica entre otras. Se usa a menudo para procesos como el ablandamiento de las aguas, o preparación de estas para su uso en la industria. Los intercambios iónicos de polímeros o minerales son muy utilizados para el tratamiento de las aguas, ya sea para depuración o preparación para posterior uso industrial.

El intercambio de iones se usa mucho también a nivel del hogar, encontrándose presente por ejemplo en los filtros que se usan a nivel casero para las aguas, o en productos como los jabones o detergentes. Estos intercambiadores de iones suelen ser del tipo catiónico, para tratar iones como el ion calcio 2+ o el magnesio 2+.

La cromatografía de intercambio de iones industrial o de análisis, es un tipo de cromatografía que se usa en mayor medida para análisis en el campo de la química y para la separación iónica. Así por ejemplo, en ramas de la ciencia como la bioquímica, se usa ampliamente para conseguir la separación de moléculas enteras que se encuentran cargadas, como es el caso de las tan conocidas proteínas.

Estas técnicas de intercambio iónicos como ya habíamos mencionado, se utilizan en la industria metalúrgica para separar metales, incluso uranio o plutonio, actínidos y lantánidos. Uno de los procesos más importantes dentro de este campo es el conocido como PUREX, que viene utilizado en la separación del uranio y el plutonio de los combustibles que se encuentran presentes en los reactores de tipo nuclear. Así, estos elementos podrán ser utilizados en otros procesos.

El intercambio iónico también recibe otros usos como por ejemplo, en el estudio de los suelos, los cuales son intercambiadores iónicos de tipo natural. En la fabricación y tratamiento del vidrio, etc.

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