Теория сильных электролитов.
Эта теория была создана в 1923 г Дебаем и Хюккелем. Поскольку в растворе сильные электролиты практически полностью диссоциируют на ионы, постольку в растворе резко увеличивается концентрация частиц (ионов), Þ расстояние между ними резко снижается и усиливается кулоновское взаимодействие между ионами. Согласно закону Кулона сила притяжения или отталкивания между ионами равна: F = Z1Z2/(er2), где Z1 , Z2 – заряды ионов, r – расстояние меж ними, e - диэлектрическая проницаемость. Кулоновским взаимодействием пренебречь нельзя, что делала теория Аррениуса. Поэтому законы, выведенные для слабых электролитов, оказались не действительны для сильных электролитов. Вследствие этого было введено понятие АКТИВНОСТИ. Активность – это действительная концентрация, которая может быть равна концентрации в разбавленных растворах, а в концентрированных - может изменяться в большую или меньшую сторону. Активность связана с концентрацией уравнением:
где f – коэффициент активности изменяется в зависимости от концентрации. При f = 1, а = С (в разб. Р-рах).. Причем оказалось, что коэффициент активности сам весьма сложно зависит от концентрации (рис. 1).
В области низких концентраций (заштрихованная область) f = 1, а = С. На дальнейшем участке кривой f¹ 1 (концентрированные растворы), а ход кривой зависит от природы электролита, ионов, природы растворителя и др.
KA«K+ + A-, В этом уравнении принимает участие не концентрация вещества, а его активность.
В 1929 Хюккель показал, что определить активность или коэффициент активности в растворе отдельного иона нельзя, а коэффициент активности можно определить экспериментально в целом. Он равен
Существует параметр, позволяющий определить коэффициент активности, который называют ионной силой раствора
Сi – молярная концентрация i-того иона, а zi– его заряд. [m] = моль×л–1×кул2 Физический смысл ионной силы раствора: она характеризует суммарную величину электрического поля, образованного всеми ионами раствора, на произвольно выбранный ион в этом растворе. Задача: Вычислить ионную силу раствора, в 1 литре которого находится 0,1 моль Ba(NO3)2 и 0,2 моль KCl.
Ba(NO3)2 «Ba2++
Если ионная сила находится в пределах 0,6 – 0,8 – это растворы средней концентрации, если менее 0,6 – разбавленные, если более 0,8 – концентрированные. Ионная сила раствора позволяет определить коэффициент активности. В разбавленных растворах с концентрацией C£ 10-3 моль/л Дебай предложил уравнение: В общем виде:
Для растворов средней силы им предложено второе приближение (концентрация более 10-2 моль/л.:
Для еще более концентрированных растворов (С£5×10–2 моль/л) Дэвис вывел уравнение:
Задача. Рассчитать ионную силу и концентрацию ионов в 0,5 М растворе BaCl2. BaCl2 «Ba+ + 2Cl- m = ½ (0,5∙22 + 1∙12) = 1,5. Рассчитать коэффициент активности и активность ионов. С(Zn(NO3)2 = 0,05 M. Используя первое и второе приближение Дебая, получим:
Zn(NO3)2 «Zn 2+ +
а (Zn2+) = 0,17∙0,05 = 0,0085.
а (Zn2+) = 0,276∙0,05 = 0,014.
Исходя из методов Дебая, коэффициент активности не зависит от природы ионов, т.к. в этих уравнениях используется заряд ионов и ионная сила, связанная с концентрацией. Таким образом, эти уравнения не учитывают природу ионов.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|