Растворы сильных электролитов

Вследствие полной диссоциации число ионов в растворе сильных электролитов всегда больше, чем в растворах слабых электролитов той же концентрации. В концентрированных растворах расстояние между ионами мало. Это приводит к сильному межионному действию. В результате около иона находятся ионы противоположного знака: образуются ионные пары, триплеты – т.е. образуются "ионные атмосферы".

Поэтому в этом случае возникает эффект уменьшения числа ионов, участвующих в химических процессах.

В электрическом поле ионы разных знаков движутся к разным электродам, это приводит к уменьшению подвижности ионов. Чем выше концентрация, тем сильнее тормозящее действие ионной атмосферы. Кроме этого движение ионов тормозит и сольватная оболочка. При разбавлении растворов влияние "ионной атмосферы" уменьшается, а при бесконечном разведении исчезает.

Теория Дебая Хюккеля объясняет найденные опытным путем значения электрической проводимости, степени диссоциации, которые меньше чем следовало ожидать при 100% диссоциации.

В результате тормозящего действия "ионных атмосфер" определяемая по электрической проводимости растворов степень диссоциации является кажущейся степенью диссоциации. Эта величина с ростом концентрации уменьшается.

Можно считать, что в растворах электролитов во всех процессах участвуют лишь "активные ионы", т.е. ионы не принимающие участие в межионных взаимодействиях. В связи с этим для оценки концентрационных эффектов в растворах сильных электролитов вводится величина – активность (а).

Под активностью электролита понимают эффективную концентрацию, в соответствии с которой он принимает участие в различных процессах.

Активность связана с истинной концентрацией растворенного вещества

а _(в-ва) = f _{в-ва *} С _в-ва

а – активность вещества (моль/л)

С – концентрация вещества (моль/л)

f – коэффициент активности (безмерная величина)

Этот коэффициент показывает отклонение раствора с данной концентрацией от поведения раствора при бесконечном разведении, т.е. при отсутствии межионных взаимодействий. Активность и коэффициент активности можно определить экспериментально.

На коэффициент активности влияет:

1. концентрация вещества

2. температура;

3. концентрация других ионов.

1) При переходе от разбавленных растворов к концентрированным коэффициент активности уменьшается из-за увеличения межионного взаимодействия. При концентрации близкой к значению 1 моль/л, коэффициент возрастает и может быть больше 1. Это объясняется тем, что в растворе не хватает воды для гидратации, что увеличивает подвижность ионов.

2) При повышении температуры, f увеличивается, т.к. возрастает подвижность ионов и происходит разрушение гидратного слоя.

3) На f влияет общая концентрация ионов в растворе.

Следует отметить, что в любых растворах эффективные концентрации не равны аналитическим, следовательно в любых случаях следует говорить не о концентрации, а об активности.

Активности разных ионов одного электролита не равны, поэтому для определения свойств раствора учитывают среднюю активность ионов

Это справедливо и для коэффициента активности

Эти понятия позволяют определить свойства реальных растворов.

Для оценки сил межионного взаимодействия, для предсказания свойств растворов электролитов пользуются законом Дебая – Хюккеля; который сформулирован следующим образом:

В разбавленных растворах сильных электролитов с одинаковой ионной силой коэффициенты активности катионов и анионов одинаковой зарядности равны не зависимо от их химической природы.

Математическое выражение этого закона:

- коэффициент активности;

- заряд иона;

- ионная сила раствора.

Ионная сила - это величина измеряемая полусуммой произведения концентрацией всех находившихся в растворе ионов на квадрат их зарядов.

- концентрация;

- заряд ионов.

Ионная сила дает характеристику раствору, т.к. свойства раствора оцениваются суммарным вкладом всех ионов раствора, их концентраций и зарядом.

Зная состав раствора можно рассчитать его ионную силу, далее коэффициент активности и активность и предсказать его свойства.

При уменьшении концентрации уменьшается ионная сила, коэффициенты активности возрастают, при максимальном разведении стремятся к 1. Т.е. активность приблизительно равна концентрации. И наоборот, с увеличением концентрации раствора, ионная сила растет, уменьшается коэффициент активности и активность. При больших концентрациях коэффициент активности и достигает значений выше 1. Это обусловлено увеличением подвижности ионов, которые практически лишены сольватной оболочки (нехватка растворителя).

Дата добавления: 2013-12-13