Розчинів, коефіцієнт активності і активність іонів
Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
У водних розчинах сильні електроліти практично повністю диссоційовані, в розчині міститься велика кількість іонів, відстань між якими мало. В результаті близько кожного іона знаходяться переважно іони протилежного знаку, і утворюється так звана «іонна атмосфера».
Як наслідок, виникає ефект зменшення числа іонів, що беруть участь в хімічних процесах. Іони орієнтуються одна відносно одної і тому їх ефективна концентрація (активність) відрізняється від істинної.
Під активністю електроліту x розуміють ефективну концентрацію відповідно до якої він бере участь в різних процесах.
Активність пов'язана з істинною концентрацією розчиненої речовини: a (x) = f (x) × C (x)
a (x) - активність електроліту, моль / л
C (x) - концентрація, моль / л
f (x) - коефіцієнт активності (величина безрозмірна)
Коефіцієнт активності висловлює відхилення розчину з концентрацією C (x) від поведінки розчину при нескінченному розведенні, тобто у відсутності межіонних взаємодій.
Якщо f (x) = 1 - це означає, що рухи іонів не обмежені дією електростатичних сил і a = C.
Якщо f (x) <1, то на движение ионов оказывает влияние их электростатическое взаимодействие и вместо концентрации C надо подставлять активность a.
Якщо f (x) = 1 → a (x) = C (x)
Якщо f (x) <1 → a(x) Активність (ефективна концентрація) іонів якогось одного виду через їх взаємодії залежить від загального змісту іонів в розчині. Мірою цього загального змісту іонів є іонна сила I I - це полусумма творів концентрацій іонів на квадрат їх зарядів. Для усунення впливу знака заряду необхідно зведення Z (заряду) в квадрат. З визначення випливає, що іонна сила повинна вимірюватися в тих же одиницях, що і концентрація (на практиці часто її пишуть без розмірності). Іонна сила бінарного електроліту, дисоціюють на 2 однозарядних іона чисельно дорівнює його концентрації. Наприклад: AB (KCl → K + + Cl -) I = 0,5 (0,1 × 12 + 0,1 × 12) = 0,1 У скільки разів іонна сила більше концентрації для електроліту типу A2 B3. наприклад для Al2 (SO4) 3. Нехай концентрація даного електроліту умовно дорівнює C: I = 0,5 (2C × 32 + 3C × 22) = 15C, I = 15 С, тобто в 15 разів. Ще розглянемо приклад: фосфатний буфер Знаходимо концентрації іонів: I = 0,5 (0,2 × 12 + 0,1 × 12 + 0,05 × 22) = 0,25 У 1923 Дебай і Хюккель показали, що для розбавлених водних розчинів з іонною силою I ≤ 0,01 коефіцієнти активності іонів можна розрахувати за формулою fi- коефіцієнт активності i-го катіона (аніона) Zi- заряд i-го катіона (аніона) Дане рівняння є математичним виразом граничного закону Дебая-Хюккеля (1921): в розведених розчинах сильних електролітів з однаковою іонною силою коефіцієнти активності катіонів та аніонів однаковою зарядності рівні незалежно від їх хімічної природи. Наведена формула справедлива лише для розчинів з низькою іонною силою I ≤ 0,01, тому-то і висловлює граничний закон.Схожі статті