Какие два свойства разбавленных растворов сильных электролитов
Какие два свойства разбавленных растворов сильных электролитов типа 1 — 1 изменяются пропорционально корню квадратному из моляльной концентрации [а, а, К, Хсс, 1ду> я) [c.54]
В разбавленных растворах сильных электролитов логарифм среднего коэффициента активности лектролита линейно зависит от квадратного корня из его ионной силы [c.81]
Теория Дебая — Хюккеля является не теорией коэффициентов активности, а теорией разбавленных растворов сильных электролитов. [c.87]
Из уравнения (XII,22) следует, что в бесконечно разбавленных растворах сильных электролитов эквивалентная электронроводность приближается к предельному значению В таких растворах действие ионных атмосфер исчезает и X.,, может быть рассчитана по уравнению (XII,7). [c.273]
Разбавленные растворы сильных электролитов, диссоциирующие полностью (а = 1). [c.99]
Электростатическая теория разбавленных растворов сильных электролитов, развитая Дебаем и Гюккелем в 1923 г., позволила теоретически вычислить средний коэффициент активности электролита, эквивалентную электропроводность сильных электролитов, а также теоретически обосновала правило ионной силы. При этом они сделали ряд предположений, справедливых только для предельно разбавленных растворов. Во-первых, они предположили, что единственной причиной, вызывающей отклонение свойств раствора электролита от идеального раствора, является электростатическое взаимодействие между ионами. Во-вторых, они не учитывали размеров ионов, т. е. рассматривали их как безразмерные точечные заряды. В-третьих, электростатическое взаимодействие между ионами они рассматривали как взаимодействие между ионом и его ионной атмосферой. Ионная атмосфера — это статистическое образование. [c.251]
Этап П. Выбрать расчетные формулы для вычисления разбавленного раствора слабого электролита (вариант 1), разбавленного раствора сильного электролита (вариант 2), сильного электролита умеренной концентрации (вариант 3). При определении вариантов основываться на природе электролитов и заданной области концентраций. [c.46]
Другую группу составляют сильные электролиты. Экспериментальное определение степени диссоциации таких электролитов дает неоднозначные величины. Закон действующих масс для сильных электролитов неприменим. Объяснить их свойства по теории Аррениуса невозможно. Для объяснения свойств растворов сильных электролитов было выдвинуто предположение об их полной диссоциации при любых концентрациях и о значительном взаимодействии образовавшихся ионов между собой. Силы межионного взаимодействия зависят от расстояния между ионами и убывают до нуля при бесконечном разбавлении раствора. Сильными электролитами являются водные растворы большинства солей, а также некоторых кислот и оснований. [c.204]
Характер электрической проводимости разбавленных растворов сильных электролитов был объяснен Онзагером с помощью электростатической теории Дебая и Гюккеля. [c.223]
Вариант решения (без учета ионной силы раствора), В очень разбавленном растворе сильного электролита, особенно если он состоит из одновалентных ионов, можно принять, что их средний коэффициент активности / близок к единице. В этом случае активность ионов практически совпадает с их аналитической концентрацией, т. е. [c.31]
Зависимость подвижности, электропроводности и чисел переноса от концентрации электролита представляет собой следствие ион — ионного взаимодействия. В разбавленных растворах сильных электролитов для учета ион — ионного взаимодействия можно воспользоваться основными положениями теории Дебая и Гюккеля. В неравновесных условиях существование ионной атмосферы обусловливает два эффекта, тормозящих движение центрального иона, которые называются электрофоретическим и релаксационным эффектами. [c.69]
Эксперимент подтверждает найденные зависимости (см. рис. 32) только для очень разбавленных растворов (при с 0,01 моль/л). Таким образом, теория Дебая — Гюккеля справедлива только для разбавленных растворов сильных электролитов, так как только для таких растворов законны те упрощения, которые делались при выводе (представление о точечных ионах, пренебрежение зависимостью диэлектрической проницаемости от концентрации и др.). [c.168]
Строгий вывод уравнения теории разбавленных растворов сильных электролитов принадлежит Н. Н. Боголюбову и основан на разработанном им методе расчета свойств взаимодействующих частиц. [c.84]
В разбавленных растворах сильного электролита X является линейной функцией l/ в более концентрированных растворах, согласно уравнению (111,41), % является функцией ]/с ж с. [c.125]
Даже для очень разбавленных растворов сильных электролитов уравнение (2.68) неприменимо, константа диссоциации, определенная с помощью вытекающих из (2.68) соотношений [c.268]
Применимость закона ионной силы к разбавленным растворам сильных электролитов объясняет опытные данные по влиянию посторонних электролитов на растворимость малорастворимых солей. Как отмечалось, произведение растворимости малорастворимой соли определяется выражением [c.109]
На это можно не обращать внимания, когда ионы значительно удалены друг от друга, что имеет место в растворах слабых электролитов или в очень разбавленных растворах сильных электролитов межионные силы взаимодействия невелики. Но когда речь идет о концентрированных растворах даже слабых электролитов, то в выводы, которые были сделаны для растворов слабых электролитов, нужно ввести поправки. [c.171]
Непосредственно определяемые на опыте степени диссоциации сальных электролитов являются лишь кажущимися в том смысле, что они не отвечают действительным степеням распада соответствующих молекул на ионы. Подобное несоответствие обусловлено электростатическим взаимодействием ионов, которое существенно проявляется именно в растворах сильных Электролитов (где ионов много) и влияет на результаты экспериментальных определений степеней диссоциации (понижая их). Если учесть это взаимодействие, то оказывается что в разбавленных растворах сильные электролиты диссоциированы п о ч т и нацело (одно время полагали даже, что совсем нацело). Напротив, для слабых электролитов (растворы которых содержат относительно мало ионов) подобное взаимодействие невелико и кажущиеся степени диссоциации для них практически совпадают с истинными. Несмотря на расхождение у сильных электролитов истинных и кажущихся степеней диссоциации, последними все же можно пользоваться для сравнительной характеристики кислот, оснований и солей, так как кажущиеся степени диссоциации приблизительно пропорциональны истинным. [c.181]
Ионные реакции. Изложенное в предыдущем параграфе показывает, что разбавленный раствор сильного электролита содержит растворенное вещество почти исключительно в виде ионов. Так как последние друг с другом непосредственно не связаны, каждый из них характеризуется своими определенными свойствами, независимо от того, в форме какого соединения он был первоначально взят. Например, какую бы кислоту мы ни взяли, ионы водорода всегда вызывают окрашивание лакмуса в красный цвет, придают раствору кислый вкус и т. д. Поэтому некоторые свойства разбавленного раствора сильного электролита являются по существу суммой свойств отдельных составляющих его ионов. [c.188]
Если [действия ионов стеснены и адвижение ионов не стеснены и а=С. Это имеет место в случае разбавленных растворов слабых электролитов и в сильно разбавленных растворах сильных электролитов (порядка 0,0001 М). [c.146]
Следовательно, определяя степень диссоциации для не очень разбавленных растворов сильных электролитов, находят не истинную, а так называемую кажущуюся степень диссоциации, т. е. величину с поправками на межионные силы взаимодействия. Чем выше концентрация раствора, тем сильнее будет взаимодействие разноименно заряженных ионов между собой, тем меньше будет и кажущаяся степень диссоциации, хотя на самом деле молекулы сильных электролитов диссоциированы полностью. [c.194]
При бесконечном разбавлении раствора сильного электролита /=1 и а=с. [c.57]
Если /разбавленных растворов слабых и сильно разбавленных растворов сильных электролитов (около- [c.149]
Для очень разбавленных растворов сильных электролитов формула (XVIII,24) хорошо подтверждается опытными данными (рис. XVIII, 2). При полной диссоциации одно- одновалентных электролитов с равно молярности с. При неполной диссоциации величину с необходимо заменить произведением Са, где с — молярность раствора а — степень диссоциации. Отметим, кроме того, что D — диэлектрическая проницаемость среды и т) — вязкость среды при постоянной температуре в разбавленном растворе являются величинами постоянными. Введя в уравнение (XVIII, 24) значения этих величин при 298° С, получнм [c.467]
Раствори сильных электролитов. Строго говоря, закон действия масс применим лишь к идеальным газам и идеальным растворам, поскольку ои имеет статистическое обоснование, которое не учитывает действие силовых полей частиц. Опыт показывает, что он ирименим и к разбавленным растворам слабых электролитов и неэлектролитов. Так, нанример, константа ионизации уксусной кислоты нри изменении концентрации остается постоянной. Но даже для очень разбавленных растворов сильных электролитов уравнение (2.72) неприменимо и определенная с помощью вытекающих из (2.72) соотношений (2.74) и (2.76) константа ионизации зависит от концентрации [c.250]
Строго говоря, закон действующих масс применим лишь к идеальным газам и идеальным растворам, гюскольку при его выводе не учитываются силовые поля частиц. Опыт показывает, что он применим и к разбавленным растворам слабых электролитов и неэлектролитов. Так, например, константа электролитической диссоциации уксусной кислоты с изменением концентрации остается величиной постоянной. Но даже для очень разбавленных растворов сильных электролитов уравнение (IV.30) неприменимо [c.179]
В разбавленных растворах сильных электролитов величина х растет практически линейно с кошген-трацией электро шта. Это связано с увеличением общего числа ионов, в этом диапазоне концентраций скорость движения ионов ие зависит от их с.мо.ьА концентрации. [c.96]
Если мысленно выделим в разбавленном растворе сильного электролита один центральный ион (например, катион), то ионы противоположного знака (анионы) будут чаще наблюдаться около него, чем ионы с одноименным зарядом. Такое статистическое распределение ионов вокруг выбранного центрального иона устанавливается под влиянием двух факторов 1) электростатических сил притяжения и отталкивания, которые стремятся расположить ионы упорядоченно, как в кристаллической решетке, и 2) теплового движения ионов, под влиянием которого ионы стремятся расположиться хаотически. В результате вокруг центрального иона устанавливается некоторсе промежуточное статистическое распределение ионов, так называемая ионная атмосфера. При этом около центрального иона в среднем во времени будет некоторая избыточная плотность зарядов противоположного знака, которая по мере удаления от центрального иона убывает и на бесконечно большом расстоянии стремится к нулю. Фактически уже на расстоянии нескольких ангстрем от иона величина этого избыточного заряда становится очень малой и может практически считаться равной нулю. [c.251]
На основе электростатической теории сильных электролитов Дебай, Гюккель и Онзагер получили выражение для эквивалентной электропроводности предельно разбавленных растворов сильных электролитов. Изменение эквивалентной эле.чтропроводности растворов сильных электролитов с концентрацией электролита объясняется торможением движения ионов в электрическом поле из-за их электростатического взаимодействия. С увеличением концентрации раствора ионы сближаются и электростатическое взаимодействие между ними возрастает. При этом учитываются два эффекта, вызываюш,их электростатическое взаимное торможение ионов электрофоретический и релаксационный эффекты. [c.261]
По мере разбавления раствора сильного электролита совершается работа против электрических сил ионных атмосфер. При этом происходят дополнительные изменения внутренней энергии за счет теплот растворения, знак и величина которых зависят также от изменений, происходящих в растворителе. Этой добавочной внутренней энергии соответствует добавочное изменение свободной энергии, и появление поправочного множителя к концентрации в виде коэффициента активности, характеризующего уменьшение реакционной способности иона, связанное с наличием ионной атмосферы. Для раствора, содержащего М частиц каждого /-го сорта в некотором заданном объеме (У=соп51) свободная энергия / связана с внутренней уравнением Гиббса—Гельмгольца [c.390]
В водных растворах сильные электролиты обычно полностью диссоциированы. Поэтому число ионов в них больше, чем в растворах слабых электролитов той же концентрации. И если в растворах слабых электролитов концентрация ионов мала, расстояния между ними велики и взаимодействие ионов друг с другом незначительно, то в не очень разбавленных растворах сильных электролитов среднее расстояние между ионами вследствие значительной концентрации сравнительно мало. Например, в насыщенном растворе хлорида натрия среднее расстояние между ионами всего только в 2 раза больше, чем в кристаллах Na l. [c.240]
Графическая зависимость удельной электропроводности водных растворов слабых и сильных электролитов и большинства неводных растворов от концентрации проходит через точку максимума. В разбавленных растворах сильных электролитов (а=1) электропроводность растет прямо пропорционально числу ионов, увеличивающемуся с концентрацией. В концентрированных же растворах нонная атмосфера значительно уменьн1ает скорость передвижения ПОПОВ и X падает. В растворах слабых электролитов с увеличением концентрации раствора уменьшается а и электропроводность падает в основном из-за уменьшения концентрации ионов. Плотность ионной атмосферы в растворах слабых электролитов относительно мала, и скорость движения ионов незначительно зависит от концентрации. [c.90]
Зависимость удельной электрической проводимости растворов некоторых электролитов от концентрации представлена на рис. 10.1. В разбавленных растворах сильных электролитов (H2SO4, НС1, КОП, NaOH) рост электрической проводимости с концентрацией обусловлен увеличением количества ионов. Однако в области концентрированных растворов одновременно с ростом концентрации ионов увеличиваются и силы электростатического притяжения между ионами, что приводит к уменьшению скорости движения ионов. При определенном значении концентрации влияние уменьшения скорости движения ионов начинает преобладать над влиянием увеличивающейся ионной концентрации. В результате этого X уменьшается. В растворах слабых электролитов (СН3СООН) в связи с малой концентрацией ионов силы электроста- [c.142]
При разбавлении растворов сильных электролитов активность стремится не к концентрации, а определяется концентрацией в степени V. Например, для растворов 2п504 [c.165]
Поэтому определяемая обычными методами степень диссоциации сильных электролитов является лишь кажущейся. При разбавлении раствора сильного электролита водой кажущаяся степень диссоциации возрастает не потому, что происходит увеличение степени диссоциации молекул (условно записываемых в виде формульных единиц, например NaOH), а вследствие уменьшения среднего расстояния между ионами благодаря электростатическому и другим взаимодействиям между противоположно заряженными ионами. [c.284]
Различия между величинами Хс w Хоо у сильных электролитов в водных растворах не могут быть объяснены с помощью представлений о неполной диссоциации. Было сделано предположение, что количество ионов в растворе остается неизменным, а электропроводность падает в связи с падением подвижности ионов в растворах. В действительности по отношению к концентрированным растворам сильных электролитов это предположение также неприменимо, так как электропроводность в таких растворах зав1исит, и от из М внения подвижности иоиов и от перемены величины степени ассоциации. Что касается разбавленных растворов сильных электролитов, в которых допускается полная диссоциация молекул на ионы, электропроводность меняется с концентрацией также вследствие изменения подвижности ионов. Подвижность ионов в зависимости от концентрации изменяется вследствие изменения плотности ионной атмосферы, возникающей вокруг ионов. [c.55]
Электролиты, практически полностью диссоциирующие в водных растворах, называются сильными электролитами. К сильным электролитам относятся большинство солей, которые уже в кристаллическом состоянии построены из ионов (они хорошо растворяются в воде), гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов (щелочи), некоторые кислоты (НСl, HBr, HI, HсlO4, HNO3, H2SO4). Многие свойства растворов, такие, как осмотическое давление, температура кипения и замерзания, давление насыщенного пара растворителя над раствором, зависят как от концентрации раствора, т. е. от числа растворенных в нем частиц, так и от взаимного влияния этих частиц друг на друга. Степень взаимодействия частиц в растворе тем выше, чем больше плотность их зарядов и чем меньше среднее расстояние между ними.
В растворах слабых электролитов взаимодействие между ионами относительно невелико вследствие их незначительной концентрации. Сильные электролиты диссоциируют практически полностью. В растворах сильных электролитов из-за сильной диссоциации концентрация ионов довольно велика, так что силы межионного взаимодействия заметно проявляются даже при малой концентрации электролита. В результате ионы оказываются не вполне свободными в своем движении, и все свойства электролита, зависящие от числа ионов, проявляются слабее, чем следовало бы ожидать при полной диссоциации электролита на невзаимодействующие между собой ионы.
Подобные несоответствия объясняет теория сильных электролитов, разработанная П. Дебаем и Э. Хюккелем (1923). Согласно этой теории, в растворах сильных электролитов действуют электростатические силы притяжения между разноименными ионами и силы отталкивания – между одноименными. Вокруг каждого иона образуется ионная атмосфера, состоящая из ионов противоположного знака. Каждый из ионов этой атмосферы находится в окружении другой ионной атмосферы. Поэтому раствор сильного электролита можно рассматривать как систему равномерно распределенных по всему объему раствора разноименных ионов, каждый из которых находится в центре силового поля создаваемого окружающими ионами. Тепловое движение постоянно изменяет картину распределения ионов в такой сфере: в ней происходит постоянный ионный обмен. Ввиду того, что радиус ионной атмосферы относительно велик, атмосферы двух соседних ионов пересекаются, в результате чего каждый ион в данный момент может входить в состав одной или даже нескольких ионных атмосфер других ионов.
Все это обуславливает довольно сложные взаимоотношения между компонентами раствора, которые не могут не сказываться на его свойствах. Поэтому для описания состояния ионов в растворе пользуются их активностью, т. е. условной (эффективной) концентрацией ионов, в соответствии с которой они действуют в химических процессах (а = gС). Коэффициенты активности зависят от природы растворителя и растворенного вещества, концентрации раствора и температуры. Для сильных электролитов их называют кажущейся степенью диссоциации или коэффициентом электропроводности.
В области разбавленных растворов (концентрация ниже 0,1 моль/дм3) коэффициенты активности зависят главным образом от концентрации и заряда ионов, присутствующих в растворе и мало зависят от природы растворенных веществ. Эта закономерность известна в теории растворов под названием правила ионной силы. Согласно этому правилу, ионы с одинаковыми зарядами, независимо от их природы, в разбавленных растворах с одинаковой ионной силой имеют равные коэффициенты активности. Ионной силой раствора (I) называется полусумма произведений концентраций всех ионов присутствующих в растворе, на квадрат их заряда:
I = 0,5SCizi2 (7.36)
Например, ионная сила раствора хлорида алюминия с концентрацией 0.01 моль/дм³, диссоциирующего AlCl3 D Al+3 + 3Cl-, равна
I = 0,5(0,01 .32 + 0, 03 .12) = 0,06
Правило ионной силы позволяет рассчитать коэффициенты активности отдельных ионов в разбавленных растворах. Коэффициенты активности ионов уменьшаются с увеличением ионной силы растворов и заряда ионов (табл. 6)
Для разбавленных растворов, ионная сила которых не превышает 0,01, коэффициент активности ионов связан с ионной силой раствора следующим соотношением:
lgg = -0,5z2 √I (7.37)
Коэффициенты активности широко используются в практике и теоретических расчетах, но сами по себе не раскрывают природу процессов, протекающих в реальных системах. Они просто позволяют, используя простейшие соотношения, быстро и легко рассчитать реальные свойства разбавленных растворов сильных электролитов.
Таким образом, поведение растворов слабых электролитов описывается законом разведения Оствальда, а разбавленных растворов сильных электролитов – моделью ионной атмосферы Дебая-Хюккеля. Однако общая теория растворов, охватывающая все виды растворов электролитов и весь диапазон концентраций, до сих пор не создана.
Таблица 7.6
Коэффициент активности ионов в водных растворах (при 298 К)
Ионы | Коэффициенты активности для ионной силы | |||||
0,001 | 0,01 | 0,02 | 0,05 | 0,07 | 0,10 | |
Однозарядные | 0,98 | 0,92 | 0,89 | 0,85 | 0,83 | 0,80 |
Двузарядные | 0,77 | 0,58 | 0,50 | 0,40 | 0,36 | 0,30 |
Трехзарядные | 0,73 | 0,47 | 0,37 | 0,28 | 0,25 | 0,21 |