Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 184
Текст из файла (страница 184)
И. Ерпулев, В. А. Зонов по= пи/М„ (27.4) С., = С/П вЂ” С) М; = С./Мо С = и/(М„Р) =СнМ,/М, т=~ то+то, ~ =! (27.1) т,=Ст, т" = то+ т'. С,„= и,/то, 27.1. ПОНЯТИЕ ОБ ЭЛЕКТРОЛИТАХ И СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ ИХ СОСТАВА В сонременной электротехнике асе шире применяются вещества, называемые электролитами и по типу элентропрозодности относящиеся к ионным проводникам — проводникам второго рода. Разнообразные ионные системы образуют как простые электролиты, так и возможные смеси этих веществ.
Составы сложных электролитов принято отражать указанием концентраций компонентоа и смеси. Существуют много способов выражения концентраций, задаиаемых з массовых, объемных, мольных единицах количества аещеста — из них наиболее употребимы следующие: 1. Массовая доля определяется отношением массы !.го компонента, содержащегося з веществе, к общей массе зешестна: С=(то/т), где т,— масса 1-го компонента приготоаляемой смеси. кг; т — масса приготонлеиной смеси, кг.
Для многокомпонентных (г)2) смесей (нли растворов) спранедлиао где то — масса растворителя, кг; п — число растворенных компонентов н смеси. Для би- нарной смеси рааенстзо (27.!) приобретает аид т=т,+то. (27.2) где шо†масса растворителя; т~ — масса растворенного аещестна. 2. массовое отношение определяется отношением массы!-го компонента смеси к массе растворителя: С„= то/то.
Эта концентрация связана с массоаой долей С, = С/(1 — С). (27.3) В Моляльность определяется отношением количестаа аещестна 1-го компонента к массе растворителя: где щ — число молей ' вещества, растворен- ного н массе растворителя, равной то, кг; и, определяется отношением где М, — молярная масса 1-го компонента, !О ' кг/моль. Моляльность связана с массовой долей и массоаым отношением равенством 4. Малярная концентрация определнется отношением количества вещества 1-го компонента к объему раствора: См=п,/У, где У— объем приготовленного раствора, дм о.
Молярная концентрация связана с С, Сч С соотношениями: С =СВ/М,= Соа/((1+ С,) М)= =с„а/(1+Г м,), где а — плотность приготовляемого раствора, кг/дм '. 5. Малярная концентрация эквивалента определяется отношением количества веще. стаа эканаалента к объему раствора: где Мч — экаиаалентиая масса 1-го компонента, 1О" ' кг/моль. Методы прнготоалемия н формулы расчета распюроа требуемой концентрации. !. Растворение вещества н растворителе: где т — масса приготовляемого раствора, кг, нычисляетсн по формуле (27.2). 2. Разбавление раствора начальной концентрации С' растворителем: ам= т'(С'/С" — 1) = т" (! — С" /Г'). Здесь то в масса растаорнтеля, которую следует добавить к раствору начальной С' концентрации массой т', чтобы получить итоговый растаор концентрации С" и массы и!"; ' Моль — количестно аещестаа сисгемы, содержащей 6,022 !О" его структурных еданиц (молекул, атомов, ионов, электронов н др.).
[4 27.1] Электролиты и их состав рь Концентрирование раствора начальной концентрации С' удалением части растворителя: тэ=т'(С« — С')/С"; т'=та+т". Здесь гп» вЂ” масса растворителя, которую следует удалить из раствора начальной концентрации С' и массой т', чтобы получить итоговый раствор концентрации С" и массы сп". 4. Смешение двух растворов начальных концентраций С) и Ст: С(~ С'; т(=т«(С" — С!)/(С( — С») = = тпт(С« — С()/(С( — С"); т! = тПС; — С«)/(С" — Сц = = г"(С( — С«)/(С( — С1); т"=т(+тй тй тт-- массы растноров начальных концентраций С( и Ст; т" — масса смеси концентрацией С". Рассчитать концентрации растворов, приготовленных по пп. 2, 4, удобно графически с помощью правила «креста».
Основой этого правила янляегся адаптивность масс растворителя, растворенного вещества и образуемых ими растворов, для чего требуемую концентрацию следует записать а месте пересечения двух линий, в начале которых (слева) предварительно отметить значения концентраций исходных растворов. Вдоль каждой из этих линий вычитают меньшее число из большего. Полученные разности следует записать у свободных концов (справа) тех же линий. Численные значения этих разностей указывают, сколько массовых частей каждого (соответственно «верхнего» и «нижнего») начальных растворов надо взять, чтобы после их смешения получить итоговый раствор требуемой концентрации. Пример 1.
Для получения 35 К~-ного раствора некоторого вещества из 80 уь-ного и !О Я-ного его исходных растворов необходимо, слелуя правилу «креста», 80% »и 25 (массовые части 80%.ного раствора) 10% 45 (массовыв частя 10%-ного раствора) к каждым 25 массовым частям 80%-ного раствора добавить 45 массовых частей !О уо-ного раствора некоторого данного вещества. Пример 2. Для разбавления исходного 25 %-ного раствора некоторого вещестна до 10 ~ой-ного его раствора требуется смешать 10 массовых частей 25 Я~-ного раствора и !5 массовых частей растворителя. Любые электролитньм системы содержат в своих составах электрически заряженные частицы — ионы, способные к самостоятельному существованию в этих средах.
Причем число положительно и отрицательно заряженных ионов обязательно сбалансировано таким образом, чтобы вся система сохраняла электронейтральиость. Эти частицы, относительно свободно перемещающиеся в обьеме электролитных систем, обусловливают их ионную электропроводность Ионы в электролитах возникают в основном двумя путями: либо при плавлении электролитов, либо в процессах их растворения в полярных растворителях. При плавлении кристаллических веществ с ионными или ковалентными непарными связями атомов образуются ионные жидкости: расплавы солей и их смесей, расплавы оксидов и их смесей.
Образование и относительная свобода перемещений противоположно заряженных ионов в расплавах электролитов обусловлены температурными разрушениями первоначально упорядоченных структур исходных кристаллических решеток (рис. 27.!). В растворах электролитов образование ионов также сопровождается разрушением их начальных структур, но уже благодаря «активным атакам» молекул полярного растворителя, которые вступают в прочные связи со всеми заряженными частицами в таких системах.
В волных растворах катионы и анионы электролитов заключены в гидратные оболочки (рнс. 27.2). Процессы распада электролитов в расплавах или растворах, сопровождаемые образованием ионов, принято называть электролитической днссоциацией. Обобщенно суть этих процессов отражает схема А,„В«ы.тА+"-~-пВ б) [27.5) ц) +— — + +- — + +— + + +— + + Рис. 27.1. Решетка идеального ионного кристалла (а) и структура нонной жидкости (6) 25% ~. 10 (массовые части 25%-ного раствора) 0% 15 (массовые части растворителя) Общие сведения об электролитах 676 )равд.
27) в о о о в 8))) О о оо 6 0() 0 Сь) О илим электролита (еЭ таленулмрлстдлрлталл Рис. 27.2. Решетка идеального ионного кристалла в среде полярного растворителя (а) и раствор электролита, состоящий нз гидратированных ионов (б) т (+и) +л ( — т) =О. Калма„= а 2+ чтй-" /ал„э„(2?6) где ал. аэ..„, а — активности ионов А+", 8 '" и недиссоииированной чести мсле- Таблица 27.1. Степень диссоциация некоторых алектролитов в растворах различной комцентрации при равной температуре Концентрация электролита См моль дм Концентрация электролита Сиг моль дм Степень диссоциация ссХ !О' Степень аиссоииапии аХ !О" Температура Г'С Темпера- тура д 'С Вещество Вещество !О ! КОН ИаОН НОН ННсОН 18 25 СНзСООН 1О 10 !О 10 10 10 830 930 980 750 870 950 18 ВаС!с !8 НС! 0,5 К 8О 25 СНсСООН !8 где Ат" — катионы; Б "' — анионы; т н ив стехиометрические индексы, определяющие число частиц А и В соответственно в составе исходного вещества и продукта его ионного распада; +и и — гн — знаки и величины зарядов ионов.
Условием электронейтральнссти ионных состояний электролитов является равенство По склонности к ионному распаду все э,сектролиты подразделяют на две группы: сильные и слабые. Сильные электролиты почти полностью диссоциированы; слабые электролиты распадаются иа ионы лишь частично, сохраняя значительное число своих молекул в недиссоцнированном соссоянии. Глубину процессов ионного распада характеризует степень диссоииаиии а, которая опре- 770 730 630 4 790 830 876 3,4 Ф~ (тз?~~~19 делается отношением числа распавшихся па ионы молей электролита к общему их числу в расплаве или растворе. Эначения а для разных электролитов увеличиваются с ростом температуры и повыисением концентрации по лярного растворителя, т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
