Здавалка
Главная | Обратная связь

Растворы электролитов



Значительное число гетерополярных химических соединений под действием полярных растворителей, среди которых наиболее характерным является вода, испытывают кардинальную структурно-энергетическую перестройку при растворении. Поляризующее взаимодействие растворителя приводит к диссоциации растворенного вещества на сольватированные заряженные фрагменты, которые называют ионами. В физике такие образования называют квазичастицами с эффективными массами и размерами, иногда значительно отличающимися от исходных «голых» частиц. Их принципиальная роль в описании конденсированных фаз заключается в том, что они включают в себя значительную часть энергетики их образования. Это упрощает описание, сводя систему преобразованных частиц-ионов к почти идеальной системе, с достаточно слабым межионным взаимодействием.

При таком подходе выделяется роль растворителя, который, сыграв активную роль в образовании ионов, превращается в фоновую среду.

Сильные электролиты − при растворении практически полностью диссоциируют на ν+ число положительных ( ) и νчисло отрицательных ( ) ионов согласно уравнению реакции диссоциации (ионизации):

(заряды ионов z+ > 0, z− < 0) . (4.4)

Пример: CaCl2 → Ca2+ + 2Cl ¯ (z+ = 2, z− = -1 ).

Если m – моляльность растворенного вещества (электролита), то моляльности положительных и отрицательных ионов: m+ = ν+m , m= νm.

Применим льюисовское определение химического потенциала компонента к неидеальной системе ν = ν++ ν взаимодействующих ионов

,

где коэффициенты активности γ+ и γсоответствуют моляльностям. Ввиду невозможности их отдельного определения используется среднеионный коэффициент активности: , (4.5)

а химический потенциал электролита приобретает вид:

, (4.6)

Физически обоснованный результат статистической теории Дебая-Хюккеля для разбавленных растворов (без вывода) известен под названием предельного закона. , (4.7)

где - ионная сила;

- коэффициент Aγ(Т)кроме физических постоянных (числа Авогадро и постоянной Больцмана) включает в себя: ε – относительную диэлектрическую проницаемость (78,54 (H2O)); ρ – плотность раствора, г/см3 (для разбавленного раствора при 25о С ρH2O = 0,997 г/см3).

Значения Aγ для ряда растворителей при 25oC равны:0,51 (H2O); 1,778 (СH3OH); 3,7613 (ацетон).

Несмотря на ограниченную концентрационную область применимости (≤ 0,01М) теория Дебая-Хюккеля имеет большое теоретическое значение, поскольку эмпирически установленная зависимость lg γ±от I1/2 получила обоснование с позиции статистической физики.

Выводы:

1. γ± → 1 при m → 0, т.е. при значительном разбавлении γ± можно считать равным 1, а раствор становится идеальным.

2. Стандартные энтальпии и энтропии образования ионов содержатся в и составляют важнейшую справочную информацию.

 







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.