Doğadaki sürekli değişimin önemli nedenlerinden biri iyon değişimidir.toprak kum ve kayalar gibi cansız varlıklarda ve canlı organizmalardaki yaşamsal fonksiyonlarda iyon değişimine ait bir çok örnek mevcuttur.
Bir çok organik inorganik madde iyon değiştirici olarak kullanılmaktadır.Örneğin; protein selüloz karbon basit balçık ve birçok mineral gibi doğal ürünler ile çevrelenmiş bir ortamdaki diğer iyonları değiştiren taşınabilir iyon içerirler. Bu doğal maddeler düşük bir değiştirme kapasitesine sahiptir.Bu özelliklerde pek tercih edilmeyen fiziksel ve kimyasal özelliklerdir ki iyon değiştirici maddelerin pratik kullanımı sınırlandırırlar.sonuç olarak1935 yılından önce iyon değiştirme tekniğine laboatuvarlarda ne de endüstiriyel alanlarda geniş bir birim düzeni kullanılmıyordu.
1850’de Thompson ve Way işlenmiş toprakta amonyum gibi çeşitli iyonlarınkalsiyum ve magnezyum iyonlarıyla yerdeğiştirebildikleri şeklindeki gözlemlerini yayınladılar.Thompson’unçalışm asından yararlanarak Spence bir cam kolonda amonyum sülfatla işleme tabi tutulmuş kumlu kil yatak hazırlayıp yataktan suyu geçirdiği zamanyatakta amonyum sülfat yerine alçı bulunduğunu görmüştür.laboratuvarda gerçekleşen bu ilk iyon değişimi Henneberg ve Stohmann kimyasal süreç olarak yorumlamış ve bu süreçlerin tersinin olduğunu öne sürmüşlerdir.bu olayları killer ve zeolitlerde de meydana geldiğini önce Lenberg daha sonra ise Wiegner göstermiştir.
Bu keşiflersuyun sertliğinin giderilmesi ve diğer amaçlara hizmet edebilen malzemelerin kullanımı ve bu özelliklerin gösteren ürünlerin sentezlenmesi çabalarına ışık tutmuştur.ilk sentetik iyon değiştiriciler 1903’te Harm ve Rümpler ile 1905’te Gans tarafından hazırlanmıştır.böylece örneğin deniz suyundan altın tuulması gibi uygulamalar gerçekleşebilecekti.
Modern iyon değiştirici teknolojisi 1935 yılında Adams ve Holmes’in şimdiki klasik araştırmalarıyla başladı.adam ve holmes genel olarak reçine diy bilinen iyonları değiştirme özeliğine sahip olan sentetik polimerleri keşfeden kişilerdir.bu keşfin patenti I.G. Farbenindüstrie şirketi tarafından 1936’da alınarak istenen özllikte iyon değiştirici reçinelerin sistematik üretimine başlanmıştır. Polycondensation yöntemiyle elde edilen ilk iyon değiştiricileri yerini 1945’ten sonra d’Alelionun sülfonik asit gruplarının çapraz bağlanmış polistiren reçineye girdirilmesinde izlediği yöntem kullanılarak elde edilen polimerizasyon ürünleri alınmıştır. 1945’lerden günümüze değin iyon değiştiricilerle ilgili araştırmalar çevresel sorunların önem kazanmasıyla giderek artan ilgiyle sürmektedir.

1.2. İyon Değiştirici Reçineler
İyon değiştiriciler degişebilir katyon ve anyonları taşıyan çözünür olmayan katı maddelerdir. Bu sentetik reçineler yapı olarak iki kısımdan oluşur. İyon değiştirici maddelerin yapısını üç boyutlu hidrokarbon ağı ya da (matrix) elastik oluşturur. Diğer kısmını ise hidrokarbona kimyasal bağlarla bağlanmış asidik ya da bazik iyonlaşabilen gruplar oluşturur. Organik ağ sabittir ve genel olarak laboratuvarda kullanılan çözücülerde çözünmezler. Ayrıca tüm pratik amaçlar için kimyasal inerttir. Fakat matrixe bağlı iyonlaşabilen ya da tepkimye girebilen aktif iyonlara sahiptir. Bu nedenle eğer bir değiştirici parçası iyon içeren sulu eriyik ile temasa sokulursa sonuncusu kolayca reçine ya da baştan bağlı olan iyonlarla değiştirilebilir.
Bir iyon değiştirici reçinenin kimyasal tepkileri hidrokarbon iskeletine bağlı olan fonksiyonel grupların dağasıyla belirlenir. Belli başlı iki iyon değştirici grup vardır. Bunlar fonksiyonrl grupları sulu ortamların katyonlarıyla reaksiyona girebilen katyon değiştiriciler ve fonkiyonel grupları sulu ortamların anyonlarıyla reaksiyona girebilen anyon değiştiricilerdir. Bazı maddeler de hem anyon hem katyon değişimi yeteneğine sahip olup amfotrik iyon değiştiriciler adını alır.Kaynakwh:
Tipik bir katyon değiştirici reçinesi olan sitirendivinil benzen polimeri stiren (1) ve divinil benzenin (2) kopolimerizasyonuyla hazırlanır. Polimeri kopolimerizasyon tepkimesi sırasında polistirenin çapraz bağlarıyla belli aralıklarla dönüşümlü olarak kovalent bağla bağlanırlar. Sonuçta üç boyutlu çözünmeyen bir hidrokarbon ağı oluşur. Eğer daha sonra sülfirik asit polimerle birlikte reaksiyona sokulursa sülfirik asit grupları (-SO3-H+) stiren divinil benzen polimerinin benzen zincir çemberlerine girerler ve son madde olarak yapısı şekil 1.1’de gösterilen katyon iyon değiştirici reçine meydana gelir
Bozunma çeşitleri
ALFA BOZUNMASI:
Atom numarası 83’ten büyük olan bütün izotopların radyoaktif olduğunu görmüştük.Böyle izotoplar kararlılık kuşağına yaklaşmak içinatom ve kütle numaralarını azaltmak ister.Bu durumçekirdeğin küçük parçalara bölünmesi veya alfa ışınları yayınlaması ile olur.Alfa parçacıkları +2 yüklü He iyonlarıdır ve 4
2 He şeklinde gösterilir.Alfa parçacıkları yayılmasınıradyoaktif çekirdekten iki proton ve iki nötron atılmasıyladaha kararlı bir çekirdek oluşması olarak düşünebiliriz.Alfa tanecikleri pozitif yük(+) taşıdıklarından elektrik ve magnetik alanlarda sapmaya uğrarlar.Çekirdek tepkimelerini yazarken aşağıdaki kurallara dikkat edilir.
I.eşitliğin her iki yanındaki kütle numaraları toplamı birbirine eşit olmalıdır.
II.eşitliğin her iki yanındaki atom numaraları toplamı birbirine eşit olmalıdır.
Alfa ışımasında;Atom numarası2kütle numarası4 azalır.
Örnek: 238 234 4
90 U → 90 Th + 2 He

BETA BOZUNMASI-)
Beta ışıması kararsız çekirdekten elektron fırlatılması olayıdır.Atom çekirdeğinde elektron olmadığı içinbu olay bize garip gelebilir.Beta bozunması sırasında kararsız çekirdekteki nötronlardan biriproton ve elektronlara parçalanır.
1 1 0
0 n → 1 P +-1 e
Yukarıdaki denklemde 0
-1 e işareti kütle numarası 0 ve yükü -1 olan elektronu göstermektedir.Görüldüğü gibi beta bozunmasında proton çekirdekte kalır.Elektron dışarı atılır.Beta bozunmasında;Aton numarası bir artarkenkütle numarası değişmez.Beta ışınları elektronlardan meydana gelir.Bu nedenle beta ışınları negatif yüklü tanecikler olduğundanelektrik ve magnetik alanda saparlar.
Örnek: 234 234 0
90 Th → 91 Pa +-1 e

POZİTRON BOZUNMASI+)
Pozitronun kütlesi elektronun kütlesine eşityükü +1’dir.0
+1 e şeklinde gösterilir.Pozitron bozunması n/p oranı kararlılık kuşağından küçük olan kararsız izotoplarda görülen bozunmadır.n/p oranının büyümesi için proton sayısı azalmalınötron sayısı artmalıdır.B+ parçacıkları ışıma şeklinde çekirdekten dışarı yayılır ki bu ışımaya pozitron bozunması denir.Aton numarası 20’den küçük elementlerin yapay radyoaktif çekirdeklerinde pozitron yayınlanmasına sıkça rastlanır.
Örnek: 30 30 0
15 P →14 Si + +1 e
Tepkimelerde görüldüğü gibi pozitron bozunmasında ;Aton numarası bir azalırken kütle numarası değişmez.

ELEKTRON YAKALAMASI
Pozitron yayılmasıyla aynı sonuca ulaşan diğer bir durum da elektron yakalamasıdır.Çekirdeğe en yakın orbitaldeki elektron çekirdek tarafından yakalanarak bir proton ile birleşir ve bir nötrona dönüşür.Bu olaya elektron yakalaması denir.
Örnek: 202 0 202
81 TI + -1 e → 80 Hg
Tepkimede görüldüğü gibi elektron yakalamasında;Atom numarası bir azalırken kütle numarası değişmez.
GAMA IŞIMASI
Radyoaktif bozunma esnasındaçekirdeği oluşturan tanecikler tekrar düzenlenir.Taneciklerin çekirdeklerinin enerjileri minimum düzeyde olması gerektiği halde enerjileri daha yüksek olur.Yüksek enerjili bu çekirdesklere uyarılmış çekirdek denir.Uyarılmış çekirdekler gama ışıması yaparak kararlı hale dönüşürler.Gama ışıması kararsız bir radyoaktif elementin proton ve nötron sayısını değiştirmeden kararlı bir yapıya dönüşmesi sırasında yaydığı enerjidir.Gama ışıması tek başına oluşmaz her hangi bir bozunma veya çekirdek tepkimesi sonucunda oluşur.
Örnek: 234 230 4
92 U → 90 Th + 2He(alfa bozunması)

230 230
90 Th → 90 Th + gama
yüksek enerjili çekirdek
ÖRNEKLER
1)238
92 U izotopu 1alfa2B(-) ışıması yaptığında oluşan yeni çekirdeğin atom ve kütle numarası kaç olur?Denklemlerini yazınız.

Çözüm
Bir alfa bozunmasında atom numarası (Z) 2 kütle numarası(A) 4 azalır.
238 234 4
92 U → 90 X + 2 He (1alfa ışıması yaptığında)
Bir beta bozunmasında Z 1 artar A değişmez.
234 234 0
90 X → 92 Y +2-1 e (2B ışıması yaptığında)
2)204 196
81 X radyoakrif izotopu bir seri bozunmalar sonucu 80 Y izotopuna dönüşüyor.Bu dönüşüm sırasında hangi ışımaları yapmıştır?

Çözüm
Radyoaktif bozunmalarda kütle numarasını alfa ışıması değiştirir.
204 – 196 = 8 → 8/4 = 2 o halde 2 alfa ışıması yapmıştır.
2 alfa ışıması yaptığında atom numarası 4 azalarak 81 – 4 = 77 olmalı idi.Ancak Y’nin atom numarası 80 olduğuna göre
80 – 77 = 3 Atom numarası 3 arttığı için;3B(-)yapmıştır.
Sonuç olarak çekirdek 2alfa ve 3B(-) ışıması yapmıştır.