ladingselectiviteit

Ladingselectiviteit is een term uit de chemie en gerelateerde vakgebieden die verwijst naar de voorkeur van een systeem om te interageren met ionen of moleculen van een bepaalde netto lading. Het beschrijft hoe oppervlakte-eigenschappen, fasen, membranen of katalysatoren selectiever zijn voor positief geladen deeltjes (kationen) of negatief geladen deeltjes (anionen), vaak als gevolg van electrostatische interacties, specifieke binding en hydratatie-energieën.

De onderliggende mechanismen omvatten coulombische interacties tussen vaste ladingen op oppervlakken of in ionuitwisselingsmaterialen, evenals structuurgebonden binding in actieve sites. De verversing van water rondom ionen (hydratisatie), grootte en coördinatie-omstandigheden spelen een rol. Daarnaast kan de ladingselectiviteit afhankelijk zijn van de pH waardoor functionele groepen kunnen protoneren of deprotoneren en daardoor hun bindingsaffiniteit wijzigen.

Ladingselectiviteit komt voor in verschillende contexten, zoals ionuitwisselingschromatografie, waarbij resin met vaste geladen groepen atmosferen oppositely geladen ionen aantrekt en uitwisselt. Ook in elektrochemische sensoren, membranen voor membranengetrokken scheiding en elektrolyse systemen speelt ladingselectiviteit een cruciale rol. In katalyse kan een geladen actieve site bepaalde geladen tussenproducten bevoordelen.

Metingen van ladingselectiviteit gebeuren via factoren zoals de selectiecoëfficiënt αij (verhouding van affiniteiten voor ion i ten opzichte van ion j), verdelingscoëfficiënt Kd in chromatografie, of separatiefactoren in membranen. Belangrijke invloedsfactoren zijn pH, ioniciteit, temperatuur, oplossingspolarity en de dichtheid van de geladen functies op het oppervlak. Toepassingen variëren van waterbehandeling en zuivering van metaalionen tot batterij- en sensorontwerp.