Главная » Просмотр файлов » Д.Г. Кнорре, Л.Ф. Крылова, В.С. Музыкантов - Физическая химия

Д.Г. Кнорре, Л.Ф. Крылова, В.С. Музыкантов - Физическая химия (1134491), страница 71

Файл №1134491 Д.Г. Кнорре, Л.Ф. Крылова, В.С. Музыкантов - Физическая химия (Д.Г. Кнорре, Л.Ф. Крылова, В.С. Музыкантов - Физическая химия) 71 страницаД.Г. Кнорре, Л.Ф. Крылова, В.С. Музыкантов - Физическая химия (1134491) страница 712019-05-12СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 71)

Согласно (1.26), (13.8), (18.1) н (18.2) „/=-О(Йс/Йх)=-си=с (Г/Т)= — (с/1-)(ЙР/Йх)= — (с//)ЯТ/с) (Йс/Йх) и, следовательно, Щ=Ъ.Т. Это соотношение, связывающее между собой коэффициент диффузии и коэффициент поступательного трения, известно как соотношение Эйнштейна. В сочетании с законом Стокса (8.4) это позволяет оценить величину коэффициента диффузии из размера частиц растворенного вещества, полагая, что форма частиц не сильно отличается от сферической: КТ О=— бячг (18,4) 325 $ $8.2. Электрнческвв лроволнмость растворов электролнтов.

Электрофореэ Если приложить постоянное электрическое поле к раствору электролита, то положительно заряженные ионы — катионы — начинают перемещаться в направлении отрицательно заряженного катода, а отрицательно заряженные ионы — анионы — в сторону положительно заряженного анода. Возникает перенос ионов — электрофорез. Одновременно возникает направленный перенос электрического заряда, т. е. электрический ток. Поэтому растворы электролитов являются проводниками электрического тока. В отличие от металлов, у которых проводимость обусловлена перемещением электронов, в растворах электролитов переносчиками электрического заряда являются ионы.

В поле с напряженностью д' на ион, несущий з единиц элементарного заряда, т. е. имеющий заряд зе, действует сила хеР. Эта сила должна вызывать ускоренное движение ионов. Однако в результате того, что ионы испытывают сопротивление своему движению, пропорциональное скорости их перемещения о, за ничтожно маленький промежуток времени силы уравновешивают друг друга, В соответствии с (8.3) можно записать, что яс8 =~о. (18.5) Из этого равенства следует, что скорость движения ионов в растворе пропорциональна напряженности электрического поля.

Отношение скорости движения ионов к напряженности поля в рассматриваемом приближении не зависит от последней и называется подвижностью нона. Из (18.5) следует, что подвижность иона и =се/~. (18.6) Используя соотношения (18.3) и (18.4), можно связать подвижность с коэффициентом диффузии и с вязкостью. Согласно (18.2) поток ионов определенного (1-го) типа составляет (18.7) 1,=с,п,=с;и;8.

Для упрощения будем считать, что удельное сопротивление раствора электролита постоянно во всем его обьеме. В этом случае напряженность поля Ю, которая, согласно (!.26), является градиентом электрического потенциала поля, может быть выражена как У(1, где 0 — напряжение (разность потенциалов), приложенное к электродам,! — расстояние между электродами. Поток ионов создает поток электрического заряда. Эта величина представляет собой количество электричества, проходящее в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной направлению перемещения зарядов (сечение проводника), т.

е. силу тока, приходящуюся на единицу сечения проводника (плотность тока 1). 32з Плотность тока, возннкающего в результате перемещения ионов »-го типа, получается умножением потока Х» на число единиц заряда данного иона х» н на количество электричества, соответствующего 1 моль единиц электрического заряда, т. е. на чнсло Фарадея Г. Общая плотность тока получается суммированием по всем типам ионов т =~„'е»с»и»Г»7=Р((111) ')'„е»с»и». » (18.8) В простейшем случае, когда в растворе имеется один тип катионов и один тип анионов, обозначая величины, относящееся к катионам, верхним индексом «+», а к аннонам — верхним индексом « — », можно записать 7'=Р(с+с+и++а-с и )Я/1). (18.9) Если записать плотность тока, как отношение силы тока 7 к площади поперечного сечения проводника 5, воспользоваться законом Ома У=»»(, где ь( — сопротивление, н выразить последнее через удельную электропроаодность»» с помощью соотношения )г= (1/н) (1»Я), то нетрудно привести равенство (18.8) к виду н=Р ~)'„х;с»и», (18.

10) Ю а (18.9) к виду (18.11) к Г(аьс»и++а с и ). Поскольку в силу электронейтральностн раствора произведения с»г+ н с-г- равны, обозначая нх через с, (эквнвалентная концентрация электролита), получаем (18.11) в виде к=Р(и++и-) с,. (18.12) Обычно зто выражение пишется в несколько преобразованном ваде. Вместе удельной электрической проводимости в физической химии растворов электролитов используют эквивалентную электрическую проводимость, представляющую собой отношение удельной электрической проводимости к числу эквивалентов электролита в еднннце объема: Л=)(»с,.

Вместо подвижностей пользуются величннами ионных электрических проводимостей, которые получаются умножением подвижности ионов на число Фарадея." Л+=и+Р; Л-=и Р. В этих обозкаченнях (18.12) запишется в ваде Л=Л++Л . (18.13) Наконец, следует принять во внимание, что между ионами действуют силы электростатического притяжения и отталкивания, кото- 327 Т е б л и и е 23. Предельные электрические проводимости ионов в водном растворе прн 25'С, ма.Ом-'моль — ' Л+.тоа ь †„.юа Катионы Аннины ОНС! НО.— 30таГе (С(т) а! '- Ге (СХ) а] а НаОо Ы+ (Че+ К+ Мтот+ 34,9 3,86 5,0 7,3 5,3 6,3 19,76 7,64 7,1 8,0 9,9 11,6 Из приведенных в таблице данных можно усмотреть несколько закономерностей. Во-первых, ионная проводимость растет в пределах одной группы периодической системы элементов с ростом атомного номера, как это видно нз данных для катионов щелочных металлов.

Это, казалось бы, находится в противоречии с формулой (18.6), согласно которой подвижность обратно пропорциональна коэффициенту поступательного трения иона, который, в свою очередь, в соответствии с законом Стокса растет с ростом размера иона. Сравнение расположенных в одном периоде н имеющих приблизительно одинаковый размер ионов 1(а+, Мйт+ н АР+ показывает, что практически не наблюдается роста ионной проводимости, а тем самым н подвижности с увеличением заряда иона, опять-таки в кажущемся противоречии с формулой (18.6). Оба эти факта объясняются тем, что в электрическом поле в растворах электролитов перемещается не свободный ион, а ион с плотно связанной с ним сольватиой оболочкой.

В силу меньше размера нон 11+ сильнее притягивает диполи воды в итоге имеет ббльшую сольватную оболочку, чем ион Ыа+, а последний, в свою очередь, имеет ббльшую соль- ватную оболочку, чем ион калия. Этим же объясняется малое отличие в подвижности ионов г(а+, Мйо+ н АР+. С увеличением заряда, естественно, резко возрастает сольватная оболочка и тем са- 328 рые оказывают определенное влияние на скорость их движения в электрическом поле и тем самым на величины подвижностей.

Поэтому в качестве некоторой константы, характеризующей ион, принимают так называемую предельную ионную электрическую проводитиость, величину, экстраполированную к нулевой концентрации, нли, что то же самое, к бесконечному разведению. Эти величины, равно как н соответствующую бесконечному разведению эквивалентную электрическую проводимость, обозначают индексом «оо». Для предельных величин (18.13) принимает вид Л =Л +Л . (18.14) Это уравнение известно как закон Кольрауша. Значения проводимости некоторых ионов приведены в табл. 23.

мым размер перемещающейся частицы. Это увеличение размера почти полностью компенсирует эффект увеличения заряда. Обращает также внимание аномально высокая подвижность гидроксид-нонов и ионов гидроксония. Это объясняется особым, так называемым эстафетным механизмом перемещения этих ионов. В цепочке, построенной из молекул воды, заряд может перейти от одного конца цепочки к другому в результате сравнительно небольшого перемещения протонов, образу1ощих водородные связи между молекулами воды, например о н — о...н — о...н — о.. н — о...н — о...н — о...н — о — н — ! — ! — ! ! ! ! н н н н н н н О+ — — — — — н...

Из приведенной схемы видно, что перемещение электрического заряда происходит без перемещения атомов кислорода и без существенных перемещений атомов водорода. Аналогичную схему легко изобразить и для перемещения гидроксид-иона: Оо. н — о...н — о...н — о...н — о ! ! ! ! ! н н н н н о ...о— о — н... о — н ... о — н ... о — н ... о н й н н! н В случае слабых электролитов вклад в электрическую проводимость вносит лишь та доля электролита а, которая диссоциирована на ноны, и уравнение Кольрауша приобретает вид Л =(Л++Л )а. На электродах, с помощью которых к раствору электролита подается напряжение, происходят электрохимические превращения ионов. Катионы на катоде получают электроны и восстанавливаются; Судьба образующихся при этом частиц может быть различна. Например, ионы Епа+, восстанавливаясь до атомов Еп, образуют металлический цинк, оседающий на катоде.

Ионы Н+ на катоде восстанавливаются до атомов Н, которые рекомбинируют, образуя газообразный водород Нь Ионы Ма+ восстанавливаются до атомов Ма, которые тотчас же реагируют с водой, давая молекулы Нт н ХаОН. На аноде происходит окисление анионов. Например, аниои С! окисляется до атомов С1, отдавая электроды аноду.

Если электрод сделан из инертного металла, не способного реагировать 329 с атомами С1, то последние рекомбинируют, образуя С1з. Если же металл аноде может достаточно легко окисляться, то происходит образование хлорида этого металла, т. е. растворение анода. Например, цинковый анод растворяется с образованием соли ХпС!з. Электрохимические процессы в растворах электролитов при прохождении через них электрического тока называют эаектролизом. Как видно из приведенных примеров, электролиз может служить способом получения важных веществ, широко используемых в химической промышленности †газообразно водорода, хлора.

Характеристики

Тип файла
DJVU-файл
Размер
5,27 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6521
Авторов
на СтудИзбе
302
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее