Superabsorbent i bindor

Hej och välkommen till Pluggaktuten niki_4558!

Jag antar att du med salt menar natriumklorid, s.k. "vanligt bordssalt", och jag svarar utifrån det.

Det kan verka lite konstigt att bindan inte binder lika mycket vatten utan salt, jämfört med vatten med salt. Att salthalten i vattnet påverkar hur mycket vatten som kan bindas, är i sig en ledtråd, d.v.s. det har med saltet att göra.

Namnet på superabsorbenten, polyakrylat, innehåller även det en del information som är relevant. Poly-prefixed är inte det relevanta (det är en polymer helt enkelt), men ändelsen -akrylat är desto mer informativ. Det är med andra ord ett polymer som är baserad på akrylsyra, men det är inte polyakrylsyra, utan polyakrylat, d.v.s. ett salt som kan fås efter att polyakrylsyran protolyserats och sedan torkats tillsammans med en positiv jon. Vanligtvis är det natriumsaltet som används, d.v.s. natriumpolyakrylat, som kan fås efter att natriumhydroxid tillsatts (tillhandahåller både natriumjonen och ser till att syran protolyseras, och sedan behöver bara vattnet torkas bort).

Så natriumpolyakrylatet binder vatten bättre, jämfört med saltvatten. Kommer du på varför?

jag antar att det är så eftersom salt är positiv joner och superabsorbenten består av polymer som består utav en stor del av karboxylsyra grupp som är negativ laddar och då så binder saltet mer till bindan än vattnet vilket gör att vattnet absorberas sämre då saltet binder sig först men varför är det så? Att saltet ”tar över”  och att vattnet inte binder sig så mycket som saltet. För om man lägger bara vatten på en binda så absorberas det ganska bra men om man lägger saltvatten då blir det annorlunda eftersom vattnet ej absorberas lika bra då saltet påverkar på något sätt men hur ska man kunna förklara det?

Tack i förhand!

Ja, den negativt laddade karboxylgruppen (den har protolyserats) kan binda en positiv jon. Och denna positiva jon kan attrahera, och binda mycket vatten. Karboxylgruppen hjälper även till att binda vatten. Med natriumjoner som del av superabsorbenten (natriumpolyakrylat), så finns allt där för att binda massvis med vatten (motsvarande mer än 1000x av polymerens vikt).

Men saltvattnet har ju själv joner, natrium- och klordidjoner, som är i balans, d.v.s. deras laddningar är motsatta, lika stora och tar ut varandra. Så saltvattnet är oladdad, det är lika stor koncentration av jonerna. Och dessa joner kommer inte attraheras till natriumpolyakrylat, för det finns redan natriumjoner (stöter bort natriumjonerna i saltvattnet), och karboxyljonen (stöter bort den negativt laddade kloridjonen).

Effekten blir att jonerna i saltvattnet, inte sugs upp lika lätt, för det sker ett elektriskt bortstötande av jonerna. Och jonerna i saltvattnet kan så klart även binda vatten, och håller kvar "sitt" bundna vatten hårdare.

Kommer du vidare nu?

Men har inte salt positiva joner och då tas de upp av superabsorbenten vilket gör att vattnet inte riktigt fastnat lika mycket på bindan för saltet finns där som har positiva joner för superabsorbenten har ju negativ laddning?

Processen som driver vattenupptaget är osmos , är du bekant med hur osmos fungerar? Det blir lite lättare att hänga med i resten om du är bekant med osmos. Om du känner till osmos så säg till, så försöker vi reda ut det också.

Genom att superabsorbenten tar upp vatten kan de bundna natriumjonerna röra sig in/ut genom superabsorbenten (jonerna löses i vattnet). Skulle det bara vara i vatten så skulle natriumjonernas koncentration utjämnas och en och samma koncentration av natriumjoner skulle fås i allt vatten. Men i och med att superabsorbenten är negativt laddad kommer natriumjonerna attraheras till superabsorbenten (olika laddningar attraherar varandra). Så alla natriumjonerna kan inte riktigt lämna bindan, men vattnet kan dras in.

Finns det däremot natrium- och kloridjoner, som i saltvattnet, kommer dessa joner konkurrera om att binda/attrahera vatten. Och det finns inte någon elektrostatisk attraktionskraft på dessa joner som kan dra in jonerna i superabsorbenten (laddningarna är balanserade i saltvattnet, och laddningarna är även balanserade i superabsorbenten). Det blir inte vara en attraherande kraft på vatten, att genom osmos dras in i bindan, utan det finns även en motriktad kraft. Och effekten av osmosen blir lägre, för det finns även den motverkande dragkraften på vattnet, den ifrån jonerna i saltvattnet.

Hur mycket osmos (vattenattraherande) som sker kan grovt illustreras som:

Bara vatten på bindan:

superabsorbentens attraktionskraft på vatten (4) => vattenmängd som binds 4

Saltvatten på bindan:

superabsorbentens attraktionskraft på vatten (4), men jonerna i saltvattnet attraherar även vatten med motriktad kraft (-1) = vattenmängden som binds blir mindre 3

Så är det att de positiva saltjonerna (Na+) binds till karboxylgrupperna i stället för vattnet som gör att vattnet frigörs från gelen när vi tillsätter natriumklorid eller är det att saltjonerna binder till vattenmolekylerna istället för natriumakrylatet som gör att saltvatten binds sämre av superabsorbenten? 

Study4life skrev:

Så är det att de positiva saltjonerna (Na+) binds till karboxylgrupperna i stället för vattnet som gör att vattnet frigörs från gelen när vi tillsätter natriumklorid eller är det att saltjonerna binder till vattenmolekylerna istället för natriumakrylatet som gör att saltvatten binds sämre av superabsorbenten? 

Bindans gel är en egen fas, jämfört med vätskan utanför (den du kallar "tillsatt"). Och det är mellan dessa två separata faser som vattnet kan röra på sig. Det finns redan från början natriumjoner tillsammans med karboxylgrupperna i bindans superabsorbent, de finns där när bindan är torr. När sedan vätskan kommer i kontakt med superabsorbenten kommer vattnet dras till absorbenten, oavsett om det är saltvatten eller sötvatten.

Skillnaden i hur mycket vatten som absorberas i bindan beror på hur mycket joner det finns i den andra fasen, vätskan. Detta då jonerna i saltvattnet gör att denna fas kan attrahera vatten, och till viss del motverka superabsorbentens vattenupptag.