ОСОБЕННОСТИ РАСТВОРОВ СИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ. ИОННАЯ СИЛА РАСТВОРА — КиберПедия


Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...

ОСОБЕННОСТИ РАСТВОРОВ СИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ. ИОННАЯ СИЛА РАСТВОРА



 

В водных растворах сильные электролиты (например НСl, NaCl, КОН) полностью диссоциированы, причём гидратированные ионы, образующиеся при этом, обычно не ассо­циируются в молекулы (исключение составляет соляная кислота – водный раствор летучего хлороводорода). Поэтому в уравнениях электролитической диссоциации сильных электролитов знак обратимости (⇄) следует заменить знаком односторонней направленности про­цесса (→):

 

НСl → Н+ + Сl; NаСl → Nа+ + Сl

 

Процесс диссоциации сильного элек­тролита, в отличие от диссоциации слабого электролита, нель­зя охарактеризовать константой диссоциации, так как этот процесс практически необратим, что приводит к зависимости значения константы диссоциации от концентрации раствора. Вследствие полной диссоциации число ионов в растворе силь­ных электролитов всегда значительно больше, чем в растворах слабых электролитов той же концентрации.

 

В концентрирован­ных растворах сильных электролитов ионы расположены близ­ко друг к другу и поэтому сильно взаимодействуют между со­бой. Это приводит к тому, что ионы в растворах не вполне свободны, и их движение за­труднено. Снижение подвижности ионов уменьшает степень их участия в процессах, протекающих в растворе, создавая эффект уменьшения их концентрации. Количественно влияние меж­ионного взаимодействия на поведение иона Xi в растворе силь­ного электролита характеризуется его активностью аi) и коэффициентом активности γ(Хi).

 

Активность иона а(Хi)– эффективная концентрация иона Xi, соответственно которой он участвует во взаимодействиях, протекающих в растворах сильных элек­тролитов.

Коэффициент активности иона γ(Xi) показывает, во сколько раз активность иона отличается от его истин­ной концентрации в растворе сильного электролита.

 

Активность иона связана с его молярной концентрацией уравнением:

аi) = γ(Хi) · сi). (3.1)

 

В бесконечно разбавленных растворах (с < 10–4 моль/л), где концентрации ионов малы и межионное взаимодействие прак­тически отсутствует, γ(Хi) ≈ 1 и активности ионов очень близки их молярным концентрациям:

аi) ≈ сi) (3.2)

 

Значение коэффициента активности иона зависит от:

– кон­центрации этого иона;

– температуры;

– концентрации других ионов.

 

ДЖИЛЬБЕРТ НЬЮТОН ЛЬЮИС(1875 – 1946) – американский учёный. Ро­дился в городке Уэймут близ Бостона. В 1896 г. окончил Гарвард­ский университет, в 1899 г. получил сте­пень доктора философии. В 1900 г. отпра­вился в Германию, где работал в основных в то время центрах физической химии – лабораториях В.Оствальда в Лейпциге и В.Нернста в Гёттингене. В 1901 г. вернулся в США, до 1903 г. и в 1906 –1907 гг. рабо­тал в Гарвардском университете, в 1904 – 1905 гг. был управляющим Палаты мер и весов в Маниле (Филиппины). В 1907 г. полу­чил место ассистента в Массачусетском технологическом универ­ситете в Кембридже, затем – профессора этого университета. В 1912 г. получил место профессора Калифорнийского универси­тета в Беркли, в котором стал деканом химического колледжа при универ­ситете. Во время Первой мировой войны занимался разработкой способов защиты от отравляющих веществ. Впервые ввёл по-
нятие активности. Однако более известен как создатель электронной теории валентности и первой модели ковалентной связи, а также автор теории кислот и оснований. Достиг значительных результатов в исследовании флуоресцен­ции и фотохимических процессов. Впервые получил тяжёлую во­ду D2О (1933 г., совместно с Р. Макдональдом), выделил нуклид водорода - дейтерий. Циклы его работ посвящены теории кислот и основа­ний, комплексообразованию, растворимости, цветности органиче­ских соединений. В 1923 г. издал книгу "Валентность и строение атомов и молекул". В последующие годы активно пропагандиро­вал идеи квантовой теории, пред­вещая ей большое будущее. Слыл новатором и большим оригиналом, подчас шокируя коллег неординарностью своих научных убеждений. Так, Льюис утверждал, что свет распространяется не по всем направлениям от источника, а исключительно в направ­лении наблюдателя.

 

1. При переходе от бесконечно разбавленных растворов, где γ(Хi) ≈ 1, к более концентрированным γ(Хi) с начала уменьшает­ся [γ(Хi) < 1] из-за увеличения межионного взаимодействия, а при увеличении концентрации раствора до 1 моль/л и выше, зна­чение γ(Xi) возрастает и может даже превысить 1, то есть активность иона в растворе становится больше его истин­ной концентрации. Это объясняется тем, что в растворах с вы­сокой концентрацией ионов не хватает воды для полной их гидратации, что резко увеличивает подвижность этих ионов, так как они конкурируют между собой за молекулы воды.

 

2. С повышением температуры γ(Хi) увеличивается, так как возрастает подвижность иона (Xi) не только за счёт увеличения скорости движения всех частиц в растворе, но и в результате частичного разрушения гидратного слоя вокруг этого иона.

 

3. На величину γ(Хi) влияет общая концентрация всех ио­нов в растворе. В связи с этим Г. Льюис (1907 г.) ввёл понятие ионной силы раствора электролита.

 

Ионная сила раствора (I) – величина, характеризующая интенсивность электростатического поля всех ионов в растворе, которая равна полусумме произведений мо­лярной концентрации (ci) каждого иона на квадрат его заряда (zi):

 

I = (3.3)

 

Определим взаимосвязь между ионной силой раствора элек­тролита и его концентрацией в зависимости от числа и заряда ионов в формульной единице электролита*. Так, для электролита с одноза­рядными ионами, например NaCl ( = = ссоли)

 

I = .

 

Для электролита, содержащего двух- и трёхзарядные ионы, например A12(SO4)3 ( = 2ссоли , = 3ссоли):

 

I = .

 

Следовательно, ионная сила раствора сильно возрастает при на­личии в нём многозарядных ионов.

В очень разбавленных растворах зависимость между коэффициентом активности иона γi, зарядом этого иона ziи ионной силой I описывается уравнением Дебая-Хюккеля:

 

. (3.4)

 

 

Из этого соотношения следует, что с увеличением ионной силы раствора коэффициент активности данного иона уменьша­ется. В практике значения коэффициентов активности ионов в растворах данной концентрации берут из справочных таблиц (табл. 2).

 

Таблица 2






Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...

Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...





© cyberpedia.su 2017-2020 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.009 с.