Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Активности и коэффициенты активности ионов

Читайте также:
  1. II группа – электроды II-го рода - потенциал обратимо зависит от активности ионов, образующих малорастворимые соединения.
  2. Анализ деловой активности
  3. АНАЛИЗ ДЕЛОВОЙ АКТИВНОСТИ И КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ
  4. В период активного процесса назначаются глюкокортикоиды, доза которых зависит от степени активности процесса.
  5. Виды режимов двигательной активности
  6. Влияние активности сегментов на рыночную долю
  7. Влияние двигательной активности на здоровье
  8. ВМС (высокомолекулярные соединения) - вещества, имеющие относительную молекулярную массу от 10000 до нескольких миллионов.
  9. Воспитание младшего школьника как субъекта социализации. Показатели сформированности социальной активности младшего школьника
  10. Выравнивание экономического и социального развития регионов
  11. Движение ионов в электрическом поле

Термодинамическая теория растворов сильных электролитов

Недостатки теории Аррениуса.

Физиче­ские причины, которые приводят к диссоциации электролитов, в теории Аррениуса не рассматриваются. Предпола­гается, что ионы в растворе ведут себя подобно молекулам иде­ального газа, т. е. не взаимодействуют друг с другом. Не обсуждался также и вопрос о том, почему заряженные частицы, на которые долж­ны были бы распространяться законы электростатики, не взаи­модействуют друг с другом в растворах. Позднее пришлось пересмотреть и некоторые количественные выводы из теории Аррениуса в ее первоначальной форме. Возникла необходимость внести поправки при описании свойств концентрированных растворов слабых электролитов. Вместе с тем, самые основы теории остались неизменными.

Теория Аррениуса наиболее точно выполняется в присутствии избытка постороннего электролита (фона), не принимающего участия в изучаемых ионных равновесиях. Это показывает, что основной причиной неточного выполнения положений теории является взаимодействие ионов друг с другом и с молекулами растворителя.

Для сильных электролитов процесс диссоциации является полным, и закон действующих масс неприменим. Попытки Аррениуса найти следы недиссоциированных молекул в сильных электролитах и использовать свою теорию для описания их свойств оказались безуспешными.

 

Растворы электролитов содержат ионы – заряженные частицы, которые взаимодействуют как между собой (ион-ионное взаимодействие), так и с молекулами растворителя (сольватация, гидратация). Поэтому в растворах электролитов наблюдаются более значительные отклонения от идеальности, чем в растворах неэлектролитов той же концентрации. Для них необходимо вводить понятия активности и коэффициентов активности.

1. Формальный прием согласования опытных данных с рассчитываемыми - введение вместо концентрации с в соответствующие соотношения для идеальных растворов – активности а = γс, где γ – коэффициент активности.

2. Термодинамическая константа равновесия: вместо K = c+c-/cKA

 

Особенно большие отклонения от свойств идеальных растворов наблюдаются для растворов сильных электролитов вследствие их полной диссоциации на ионы.

Связь активности электролита с активностями ионов

1. В соответствии с принципом электронейтральности

2. Выражения для химического потенциала электролита в целом и отдельных ионов

а) для электролита

,

хим. потенциал 2го компонента в стандартном состоянии (2-м компонентом считается растворенное вещество, 1-й компонент – растворитель).

Стандартное состояние – некоторое гипотетическое состояние 2го компонента компонента в одномоляльном растворе, в котором он сохраняет те же свойства, что и в предельно разбавленном растворе.



, реально

, - практический (моляльный) коэффициент активности

б) для ионов

3. Подставляя данные соотношения в уравнение п.1, имеем:

4. Раскрывая скобки, получаем

5. В стандартном состоянии

6. Тогда , откуда (после потенцирования):

 

Индивидуальные и средние ионные активности

и коэффициенты активностей .

1. Индивидуальные и средние ионные активности . Связь.

Условно принимают, что:

, где

- экспериментально определяемая величина.

2. Средняя ионная активность

3. Связь активностей, моляльностей и коэффициентов активности

, где

, .

4. Принцип определения и : .

5. Пример: , ,

Экспериментальные величины коэффициентов активностей

электролитов. Правило ионной силы.

1. Независимость от природы электролита в пределах данного валентного типа в разбавл. растворах

Зависимость для электролитов типа 1-1.

2. . Суммарное влияние смеси электролитов на коэффициент активности каждого из присутствующих в растворе ионов определяется величиной ионной силы раствора: .

- мера электростатического взаимодействия между всеми ионами раствора

3. Правило «ионной силы» , .

В разбавленных растворах средний коэффициент активности электролита зависит лишь от величины ионной силы раствора и не зависит от природы других ионов, находящихся в растворе

Теория сильных электролитов Дебая и Хюккеля (1923г.)

1. Задача – теоретический расчет коэффициента активности.

2. Исходные положения: полная диссоциация, отклонения от идеальности связаны с электростатическим взаимодействиями между ионами, последние рассматриваются как взаимодействия между ионом и ионной атмосферой.

3. Реальная ионная атмосфера – статистическое, динамическое образование из ионов, возникающее в р-ре вокруг центрального иона.

а) распределение ионов вокруг центрального иона (силы эл.-ст. взаим-я и тепловое движение).

б) избыточная плотность зарядов противоположного знака,

в) каждый ион является одновременно и центральным ионом и входит в состав ионной атмосферы сферы других ионов.

4. Условная ионная атмосфера - равномерно заряженная сфера определенного радиуса, оказывающая на ц. ион такое же воздействие, что и реальная ионная атмосфера

().

5. Уравнение для электрического потенциала ионной атмосферы.

а) Потенциал эл. поля в любой точке пространства вокруг ц. иона:

.

б) Потенциал ц. иона по законам электростатики:

, где - расстояние от центрального иона

в) Суммарный потенциал внутри условной ионной атмосферы – функция плотности эл. заряда в данной точке.

1) уравнение Пуассона: , где оператор Лапласа,

2) решение уравнения: ,

6. Радиус ионной атмосферы.

а) Потенциал ионной атмосферы:

б) Радиус ионной атмосферы:

 

Связь индивидуальных и средних ионных коэффициентов активности с ионной силой раствора.

а) Энергия эл.-ст. взаимодействия ц. иона с ионной атмосферой.

;

на 1 моль:

б)

в) Химическая работа как переход из неид. в идеальное состояние

г) Связь и . Предельный закон Дебая-Хюккеля.

1) ,

2) , где .

Сопоставление теории Дебая-Хюккеля с экспериментом.

1. Закон Д.-Х. - теоретическое обоснование правила “ионной силы”.

2. Теоретические и экспериментальные зависимости .

3. Область применения закона Дебая-Хюккеля .

 

Причины отклонений от закона Дебая-Хюккеля.

1. Допущения в исходных положениях теории (учет только эл.-ст.

взаимодействий, условная ионная атмосфера, отождествление ионов с точечными зарядами, пренебрежение ион-дипольными вза-

имодействиями)

2. Допущения и упрощения при выводе уравнения (диэлектрическая проницаемость, непрерывность распределения зарядов, разложе-ния в ряд и т.д.).

Закон независимого движения ионов. Подвижности ионов.

1. Сила тока через сечение определяется:

 
 

2. Схема, поясняющая механизм переноса эл. nока

3. Подсчет тока, переносимого катионами и анионами,

,

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
| Активности и коэффициенты активности ионов

Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 1796; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ip: 54.224.197.251
Генерация страницы за: 0.015 сек.