Теория (1159817)

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

Текст из файла

ТеорияРастворы электролитов, благодаря тому, что растворенное вещество в нихнаходится в диссоциированной форме, имеют специфические свойства. Во – первых, какуже отмечалось в уроке 4, для правильного описания их коллигативных свойствнеобходимо вводить изотонический коэффициент i, учитывающий количество ионов,образующихся при диссоциации одной молекулы. Во – вторых, сильное взаимодействиемежду ионами в растворах электролитов обуславливает их сильно неидеальное поведение.Для описания реального поведения ионов в растворе используют их активность ai,определяемую, однако, несколько иначе, чем в уроке 4 – через моляльность mi:a i = γ i mi ,(7.1)где γi – коэффициент активности. Соответственно, стандартным состоянием иона врастворе при данной температуре является его состояние с активностью из (7.1), равнойединице.

Поскольку при диссоциации электролита образуются как положительно, так иторицательно заряженные ионы, удобным является использование средней ионнойактивности(a ± = a +n+ a −n−)1 /( n− + n+ ),(7.2)где n+ и n- - соответственно количество положительно и отрицательно заряженных ионов,образующихся при диссоциации молекулы электролита, a+ и a- - активности этих ионов.Экспериментально можно определить лишь среднюю ионную активность. Аналогичноопределяется средний ионный коэффициент активностиγ ± = (γ +n γ −n+−)1 /( n− + n+ )(7.3)и среднюю ионную моляльность раствора электролита(m± = m+n+ m−n−)1 /( n− + n+ )(7.4)Активность электролита определяется так:a An + X n − = (γ ± m± )n + + n−(7.5)Существует утверждение, называемое законом ионной силы, говорящее о том, чтоактивность иона не зависит от состава растворенных электролитов, а определяется толькоионной силой I раствора, равной1I=m j z 2j∑2 все ионы,(7.6)где mj – моляльность иона, zj – его заряд (в единицах заряда протона).

Дебаем и Хюккелембыла разработана теория поведения ионов в растворе, позволяющая рассчитать какиндивидуальные, так и средние коэффициенты активности. Наиболее простой варианттеории приводит к следующим выражениям:lg γ i = − Azi2 I(7.7)lg γ ± = − A z + z −I,(7.8)где A – коэффициент, зависящий от природы растворителя и температуры, I – ионная силараствора, z+ и z- - заряды катиона и аниона.

Для воды при 250С A = 0.509. Выражения (7.7)и (7.8) хорошо описывают экспериментальные данные при I < 0.01.Благодаря наличию заряженных частиц растворы электролитов в полярныхрастворителях хорошо проводят электрический ток. Поскольку проводимость металловобусловлена наличием электронов, а не ионов, проведение растворами электролитов токаобязано сопровождаться изменением заряда ионов, то есть окислением иливосстановлением. Особенностью реакций, протекающих под действием электрическоготока является то, что процессы окисления и восстановления разделены в пространстве, таккак протекают на разных электродах. Благодаря этому возможен и обратный процесс –получение электрического тока в ходе протекания окислительно – восстановительнойреакции.

Электрод, на котором происходит окисление, называется анодом; электрод, накотором происходит восстановление, называется катодом.Для гальванического элемента принята следующая форма записи (на примереэлемента Даниэля)Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cuгде вертикальная линия | обозначает границу раздела фаз, а двойная вертикальная линия ||– солевой мостик. Гальванический элемент принято записывать так, чтобы аноднаходился слева.Электродные полуреакции принято записывать как реакции восстановления,поэтому результирующий процесс в гальваническом элементе равен разностиполуреакций, проходящих на правом и левом электродах:Левый электродCu2+ + 2e- = CuПравый электрод Zn2+ + 2e- = ZnОбщая реакцияZn + Cu2+ = Zn2+ + CuПотенциал электрода, на котором протекает полуреакция Ox + ne- = Redрассчитывается по уравнению НернстаaRTln OxE = E0 +nF a Re d ,(7.9)где aOx и aRed – активности окисленной и восстановленной форм, E0 – стандартныйэлектродный потенциал (при aOx = aRed = 1), n – число электронов, участвующих вполуреакции, R – универсальная газовая постоянная, Т – температура, F – число Фарадея,равное заряду одного моля протонов (96485 Кл/моль).

При 250С уравнение (7.9)записывается так0.0592 aOxE = E0 +lgna Re d(7.10)Стандартные электродные потенциалы измеряются относительно стандартноговодородного электрода, потенциал которого принят равным нулю при любой температуре.Электродвижущая сила гальванического элемента равна разности потенциаловправого и левого электродовε = Eп − Е л(7.11)Если ЭДС элемента положительна, то реакция (так, как она записана в элементе)протекает самопроизвольно. Если ЭДС отрицательна, то самопроизволно протекаетобратная реакция. Стандартная ЭДС равна разности стандартных потенциалов:ε 0 = E п0 − Е л0(7.12)Электродвижущая сила свяана с энергией Гиббса протекающей в элементе реакцииследующим соотношением∆G = −nFε ,(7.13)где n – число электронов, переносимых в ходе реакции, ε – ЭДС элемента, F = 96485Кл/моль – число Фарадея, равное заряду 1 моль протонов.Рекомендованная литература[1] Еремин В.В.

Каргов С.И. Успенская И.А. Кузьменко Н.Е. Лунин В.В. Основыфизической химии. Теория и задачи. “Экзамен” Москва, 2005[2] П. Эткинс Физическая химия “Мир” Москва 1980[3] И. Пригожин, Р.Дефей Химическая термодинамика “Logmans, Green and Co”, Лондон Нью-Йорк – Торонто, 1954[4] Еремин В.В. Теоретическая и математическая химия. “МЦНМО”, Москва, 2007.

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 учебной работы