Учебное пособие Санкт-Петербург 2010



страница11/23
Дата09.08.2019
Размер0.87 Mb.
#127483
ТипУчебное пособие
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   ...   23

6.2. Сильные электролиты

Принято считать, что сильные электролиты существуют в растворах только в виде ионов, однако при распаде на ионы общее количество частиц в растворе резко возрастает, так как оно складывается из числа непродиссоциировавших ионов и общего числа ионов:

[C] + n·С = СисхСисх + n·Сисх , где n – количество ионов.

Пример 1: НСI  Н+ + СI

для данной реакции = 1, n = 2, следовательно, общее число частиц определяется как



СисхСисх + 2Сисх = 2Сисх.

В трехионной молекуле общее число частиц будет равно 3Сисх, в четырехионной 4Сисх и т.д.

Большое количество заряженных частиц в растворе создает условия для их взаимодействия, так как каждая из них может быть окружена большим количеством частиц другого заряда.

В результате такого соседства между новыми ассоциатами также могут возникнуть взаимодействия и, следовательно, образуются новые частицы. При определении свойств растворов, таких, как tкипения или tзамерзания, оказывается, что истинное значение концентрации электролита в растворе отличается от теоретического.

Для того чтобы отразить все многообразия взаимодействия заряженных частиц в растворе: гидратация, взаимное притяжение разноимённо заряженных частиц, образования малоподвижных ассоциатов, используется понятие активности ионов.

Активность – это доля общего числа ионов, которое влияет на свойства растворов: электропроводность, осмотическое давление, давление пара над раствором, температура кипения и замерзания и т.д.

Активность ионов сильного электролита пропорциональна моляльной концентрации (Сm) растворенного вещества, а в сильноразбавленных растворах также и молярной концентрации (СМ), поскольку значения этих концентраций становятся близкими по значениям. Можно записать a ~ СМ или a = γ  CМ, где γ - коэффициент пропорциональности, зависящий от силы взаимодействия ионов в растворе сильного электролита, называемый коэффициентом активности.

Активность ионов зависит не только от их концентрации, но и от концентрации других ионов, присутствующих в растворе. Суммарное влияние различных ионов в растворе на их активность каждого из них можно выразить с помощью понятия ионная сила раствора (). Она зависит от концентрации всех присутствующих ионов и их заряда (zi).



μ = ½ (СМ1 z12 + СМ2 z22 + … + СМi zi2).

Зависимость между коэффициентом активности и ионной силой раствора имеет вид



.

При этом формулы для расчета ионной силы раствора и коэффициента активности значительно упрощаются, если раствор сильно разбавлен (СМ  0,001 моль/л), не содержит посторонних примесей и состоит из определенного числа ионов.



ПРИМЕР 2:

1. Сильноразбавленные растворы имеют ионную силу μ  0,001, следовательно, при расчете коэффициента активности γ можно пренебречь знаменателем: , так как 1  .


2. При отсутствии в растворе посторонних примесей ионная сила двухионных растворов типа НСI, КОН и т.п. численно равна исходной концентрации, поскольку равны концентрации их ионов в растворе:

НСI  Н+ + СI



μ = ½ (СМ Н+ 12 + СМ СI– 12) = CМ НСI.

Для трехионных растворов, таких как Н2SO4, СаСI2 и т.п., ионная сила равна трем концентрациям: Н2SO4  2Н+ + SO4–2



μ = ½ (2СМ Н+ 12 + СМ SO42– 22) = 3 СМ Н2SO4 .

Для четырехионных растворов, таких как АIСI3, ионная сила равна шести концентрациям: АIСI3  АI3+ + 3СI



μ = ½ (3СМ СI– 12 + СМ АI3+32) = 6 СМ АIСI3 .

Для бинарных двухзарядных электролитов, подобных СuSO4, ионная сила равна четырем концентрациям.



Ионная сила раствора μ

Заряд ионов

0,001

0,002

0,005

0,01

0,02

0,05

0,1

0,2

Коэффициент активности γ

±1

0,97

0,95

0,93

0,90

0,87

0,81

0,76

0,70

±2

0,87

0,82

0,74

0,66

0,57

0,44

0,33




±3

0,73

0,64

0,51

0,39

0,28

0,15

0,08




±4

0,56

0,45

0,30

0,19

0,10

0,04

0,01



3. Если в состав раствора входят смеси сильных и слабых электролитов, то концентрацией слабого электролита при расчете ионной силы обычно пренебрегают, так как полученные произведения этих концентраций на квадрат валентности их ионов значительно меньше аналогичных произведений для сильного электролита.

При одной и той же ионной силе раствора коэффициент активности ионов зависит также от его заряда. Ионы с более высоким зарядом обладают повышенной способностью к образованию ионных пар или ионных ассоциатов и поэтому их коэффициенты снижаются. При расчётах можно воспользоваться приближенными значениями средних коэффициентов активности f для ионов с различным зарядом в зависимости от ионной силы раствора.
Пример__4'>Пример__3'>Пример 3:

Определить чему равна ионная сила раствора и активность ионов в 0,08М растворе СаCl2 , содержащем кроме того 0,06М HCl.



Решение:

0,08М 0,08М 2×0,08М



0,06М 0,06М 0,06М



.

Для



= - 0,71 ; γ= 0,19

Для



= - 0,18; γ=0,67

моль/л

моль/л

моль/л

Пример 4:

Чему равна активная концентрация ионов Ag+, Al+3 и в растворе, содержащем 0,5 г AlCl3 и 0,2 г AgNO3 и 500 г Н2О.


Решение: Рассчитаем моляльную концентрацию (Сm = моль/1000г Н2О) ионов и Ag+





моль/1000 г Н2О

моль/1000 г Н2О

γ Al+3= 0,15; γС1-, Ag+,NO3- = 0,81



моль/1000 г Н2О

моль/1000 г Н2О

моль/1000 г Н2О

моль/1000 г Н2О

Пример 5:

Определить ионную силу и активность ионов в 0,1 % -м (по массе) растворе Na34. Плотность раствора принять за единицу.


Решение: Определим молярную концентрацию См = моль/л 0,1 %-го раствора Na3PO4

= 174 г/моль

;

См(Na3PO4) = 0,0056 моль/л





γ Al+3 = 0,24; γNa+ = 0,81



моль/л

моль/л

Каталог: wp-content -> uploads -> 2014
2014 -> Программа профессионального модуля техническое обслуживание и ремонт автомобилей Профессия: 23. 01. 03 Автомеханик
2014 -> Нп «палата судебных экспертов»
2014 -> Памятка по протезированию
2014 -> Маникюр маникюр от opi
2014 -> Cборник заданий тестового типа для контроля знаний учащихся по профессии нпо 190631
2014 -> Аир: Часто используется как связующий элемент в заклинаниях или в заговорах, а сам по себе для контроля над личностью. Растущий в саду, аир принесет удачу садовнику и большой урожай растений поблизости. Акация
2014 -> Разбудить сонную артерию
2014 -> Эльмир мамедов


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   ...   23




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница