Діелектрична стала

Висока розчинна здатність води зумовлена діелектричними властивостями води. Діелектрична стала води D визначається як відношення ємності конденсатора, в якому пластини розділені водою(e) до ємності конденсатора із вакуумом замість ізолятора (e_o)

D = e/e_o

і складає 78.47. Для порівняння діелектрична стала метану, типової неполярної молекули, рівняється 1,7. Висока D знижує притягнення між іонами.

Згідно закону Кулона сила притягання між зарядами обернено пропорційна добутку діелектричної сталої і квадрату відстані між зарядами.

Полярні молекули води оточують заряджений іон, ізолюючи його від впливу електричних полів інших іонів. Ця властивість води є визначальною в формуванні її високої розчинної здатності. Для прикладу розглянемо дисоціацію (розчинення) галіту NaCl. В кристалічній структурі галіту Na⁺ і Cl^- іони знаходяться на віддалі 2,36 Å і енергія їх зв‘язку складає 585 кДж/моль. Внаслідок входження між ці іони молекул води ця сила зменшується в 80 раз і складає 7,45 кДж/моль. В 1 М розчині NaCl середня віддаль між іонами складає 10 Å і енергія взаємодії між ними складає 1,8 кДж/моль (в вакуумі вона б складала 138 кДж/моль).

	Віддаль між іонами	Сила взаємодії
Галіт NaCl	2,36 Å	585 кДж/моль
1 М розчин NaCl	10Å	1,8 кДж/моль

Рис. 1 Залежнiсть дiелектричної сталої води вiд температури i тиску.

Вплив температури і тиску на розчинну здатність води визначається наступними залежностями:

· Із ростом температури різко зменшується діелектрична стала води, що веде до зниження іонізації (рис.1).

· Тиск істотно впливає на діелектричну сталу води тільки при високих температурах і дещо підвищує її.

· Із ростом температури ростуть молекулярні вібрації, що підвищує іонізацію розчинених компонентів.

Окрiм цього на розчиннiсть впливає змiна констант дисоцiацiї iнших сполук в розчинi, перш за все фонових електролiтiв, якi дають лiганди для формування комплексiв (NaCl, HCl, H₂S, CaCl₂, NaHCO₃i iншi). Абсолютна величина змiни констант дисоцiацiї в залежностi вiд температури i тиску складає 1-6 порядкiв. Видiляються двi групи електролiтiв в залежностi вiд змiни константи дисоцiацiї при зниженнi тиску i температури (пiдйомi до поверхнi Землi) (Рыженко, 1981):

- iз зростанням дисоцiацiї ("сильнi" при 25°С i 1 бар) (NaCl, HCl, H₂SO₄)

- iз зменшенням дисоцiацiї ("слабкi" при 25°С i 1 бар ) (CaOH₂, MgOH₂, H₂CO₃)

- електролiти промiжної сили, для яких ефект впливу температури i тиску на дисоцiацiю виражений слабо (H₂S)

По мiрi зростання температури i тиску в ходi природнього мiнералоутворення вiдбувається зближення констант дисоцiацiї речовин. Процес електролiтичної дисоцiацiї i комплексоутворення при пiдйомi гiдротермальних розчинiв iз глибини сприяє роздiленню пар елементiв (іонiв) по мiрi наближення до земної поверхнi.

Дата добавления: 2014-01-07