debye-huckel (1134442)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Средние ионные активности и коэффициенты активности электролитовРастворы электролитов всегда представляют собой неидеальные растворывследствие достаточно сильного электростатического взаимодействия между ионами.Поэтому химический потенциал ионов в растворе следует записывать черезактивности ионов а+ и а– с учетом того, что a+ = m+γ+ и a– = m–γ– :µ + = µo+ (T ) + RT ln a + = µ o+ (T ) + RT ln m+ + RT ln γ + для катиона;µ− = µo− (T ) + RT ln a − = µo− (T ) + RT ln m− + RT ln γ − для аниона,где γ+ и γ– – моляльные коэффициенты активности ионов; m+ и m– – моляльныеконцентрации ионов.

В сильно разбавленных растворах выполняется приближенноеравенство значений коэффициентов активности, выраженных в разныхконцентрационных шкалах (моляльного, молярного, в мольных долях). Заметим, чтомоляльные концентрации имеют некоторые преимущества перед молярными. Вопервых, моляльность раствора не изменяется при изменении температуры. Вовторых, при добавлении какого-либо вещества или веществ к раствору моляльнаяконцентрация уже имеющегося в растворе вещества не изменяется, в то время какмолярная концентрация в общем случае изменяется.Величину активности отдельного иона a+ или a– экспериментально измеритьнельзя, так как не существует растворов, в которых присутствовали бы ионы толькоодного знака.

В связи с этим были введены понятия средней ионной активности a± и,соответственно, среднего ионного коэффициента активности γ±, представляющиесобой среднее геометрическое активностей или коэффициентов активностиотдельных ионов:11a ± = ( a+ν+ a −ν− ) ν+ +ν− = ( a +ν+ a −ν− ) ν ,11γ± = ( γ ν++ γν−− ) ν+ +ν− = ( γν++ γν−− ) ν .Здесь ν+ и ν– – числа катионов и анионов, а ν = ν+ + ν– – общее число ионов,образующихся после диссоциации одной молекулы электролита:Aν+Bν– ⇄ ν+Аz+ + ν–Bz–.(*)Если моляльная концентрация электролита равняется m, концентрации катионови анионов составятm+ = ν+ m и m– = ν+ m.Подставив в формулу для средней ионной активности выражения дляактивностей ионовa+ = mν+γ+ и a– = mν–γ–,получим соотношениеa± = mγ± L,где L – число, зависящее только от числа ионов в молекуле электролита, его называютстехиометрическим числом:L = (ν ν+ ν ν− )1 / ν .+−Для 1,1-валентных электролитов (например, для HCl или NaOH) стехиометрическоечисло равно единице, а для электролитов типа CaCl2 или Na2SO4 L = 1.587.

Значениестехиометрического числа L определяется только типом электролита, величины же a±и γ± зависят от природы и концентрации электролита.Из условия равенства суммарных химических потенциалов реагентов ипродуктов после установления равновесия в реакции диссоциации (*) электролита(например, растворимой соли) следует, чтоRT ln a = RT ln a +ν + RT ln a −ν .Отсюда получаем соотношение для активности электролита a:ννa = a ++ ⋅ a− .Из определения средней ионной активности видно, чтоa = a±ν.+−−Пример 5.

Как изменится растворимость труднорастворимой соли CuCl(произведение растворимости Ls = 3.2·10–7), если вместо чистой воды взять 0.025 Мраствор сульфата магния?Решение. Процесс растворения труднорастворимой соли:CuCl ⇄ Cu+ + Cl–.Пусть растворимость (концентрация насыщенного раствора) CuCl в чистой водеравна s0 моль⋅кг–1, а средний ионный коэффициент активности составляет γ±0.

Тогдапосле диссоциации концентрации и активности ионов равны между собой исоставляютc(Cu+) = c(Cl–) = s0,a(Cu+) = a(Cl–) = s0γ±0.Обозначим произведение растворимости CuCl в чистой воде Ls0, оно равноLs0 = s02 (γ±0)2.Теперь рассмотрим растворение CuCl в растворе сульфата магния. Пустьрастворимость (концентрация насыщенного раствора) CuCl в растворе MgSO4 равнаs моль⋅кг–1, а средний ионный коэффициент активности в этом растворе составляет γ±.Тогда произведение растворимости CuCl в присутствии MgSO4 равноLs = s2(γ±)2.По первому приближению теории Дебая-Гюккеля:lg γ ± = −0.509 ⋅1 ⋅1 ⋅ I .Ионная сила раствора практически полностью определяется концентрациями ионовMg2+ и SO42–, а вкладом ионов Cu+ и Cl– можно пренебречь:I =11ci z i2 = (0.025 ⋅ 2 2 + 0.025 ⋅ 2 2 ) = 0.1 ,∑22lg γ± = −0.509 ⋅1 ⋅1 ⋅ 0.1 = –0.161,γ± = 0.690.Произведение растворимости – величина постоянная, Ls = Ls0, и тогда можнозаписать:s02(γ±0)2 = s2(γ±)2.Поскольку CuCl – труднорастворимая соль, насыщенный раствор этой солиявляется достаточно разбавленным, и можно принять, что в нем γ±0 = 1.

Отсюдаs =γ 0±1s0 =s 0 = 1.45s0.0.690γ±Растворимость труднорастворимой соли увеличивается, если в раствореприсутствуют электролиты, не имеющие общих ионов с этой солью.Ответ: растворимость CuCl увеличится в 1.45 раза.⁂Домашнее задание1. Оцените расстояние между центрами соседних ионов лития и фтора вкристаллической решетке LiF, если значение n, полученное из данных посжимаемости кристалла, равно 5.9, энергия кристаллической решетки составляет 1010кДж⋅моль–1, а постоянная Маделунга равна 1.748.2.

Осмотическое давление крови составляет 0.811 МПа. Какова должна бытьконцентрация раствора NaCl, чтобы он был изотоничен с кровью при температуре36.6°С? Степень диссоциации NaCl равна 0.950.3. Рассчитайте активность электролита и среднюю ионную активность в 0.1 моль·кг–1растворе Na2SO4 при 25ºC, если средний ионный коэффициент активности равен0.445.4. К 100 мл 0.1 М раствора Ва(ОН)2 прилили 200 мл 0.15 М водного раствора HBr.Какова ионная сила образовавшегося раствора?5.

Используя первое приближение теории Дебая-Гюккеля, рассчитайте коэффициентыактивности ионов Ca2+ и Cl–, а также средний ионный коэффициент активности вводном растворе CaCl2 с концентрацией 0.002 моль·л–1 при 25ºC.6. Растворимость AgCl в воде при температуре 25ºC равна 1.31·10 –5 моль·л–1.Рассчитайте растворимость AgCl в 0.1 моль· кг –1 водном растворе KСl, в которомγ± = 0.769..

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов курсовой работы