Средняя ионная активность, коэффициент активности, концентрация

??Общая концентрация ионов в растворе - молярная концентрация растворенного электролита с учетом его степени диссоциации на ионы и числа ионов, на которые диссоциирует молекула электроплита в растворе.

Для сильных электролитов α = 1, поэтому общая концентрация ионов определяется молярной концентрацией электролита и числом ионов, на которые распадается молекула сильного электролита в растворе.

Так, в случае диссоциации сильного электролита - хлорида натрия в водном растворе

NaCl → Na⁺ + Cl^-

при исходной концентрации электролита с(NaCl) = 0,1 моль/л концентрации ионов оказываются равными той же величине: с(Na⁺) = 0,1 моль/л и с(Cl^-) = 0,1 моль/л.

Для сильного электролита более сложного состава, например, сульфата алюминия Al₂(SO₄)₃, концентрации катиона и аниона также рассчитываются легко, учитывая стехиометрию процесса диссоциации:

Al₂(SO₄)₃ → 2 Al³⁺ + 3 SO₄^2-

Если исходная концентрация сульфата алюминия с_исх = 0,1 моль/л, то с(А1³⁺) = 2 · 0,1 = 0,2 моль/л и с(SO₄^2-) = 3 · 0,1 = =0,3 моль/л.

 

Активность а связана с общей концентрацией с формальным соотношением

a=fc,

где f˗ коэффициент активности.

При с → 0 величина а → с, так что f →1, т. е. для предельно разбаленных растворов активность по числовой величине совпадает с концентрацией, а коэффициент активности равен единице.

Льюисом и Рэндаллом были введены некоторые математические поправки в соотношения, предложенные Аррениусом.

Г. Льюис и М. Рендалл предложили метод использования активностей вместо концентраций, что позволило формально учесть все многообразие взаимодействий в растворах без учета их физической природы.

В растворах электролитов одновременно присутствуют и катионы, и анионы растворенного вещества. Вводить в раствор ионы только одного сорта физически невозможно. Даже если бы такой процесс и был выполним, то он вызвал бы значительный рост энергии раствора за счет введенного электрического заряда.

Связь активностей отдельных ионов с активностью электролита в целом устанавливается, исходя из условия электронейтральности. Для этого вводятся понятия средней ионной активности и среднего ионного коэффициента активности.

Если молекула электролита диссоциирует на n₊ катионов и n_- анионов, то средняя ионная активность электролита a_± равна:

,

где и - активность катионов и анионов соответственно, n- общее число ионов (n=n₊+ n_- ).

Аналогично записывается средний ионный коэффициент активности электролита :, характеризующий отклонения реального раствора от идеального

.

Активность можно представить как произведение концентрации на коэффициент активности. Существуют три шкалы выражения активностей и концентраций: моляльность (моляльная, или практическая шкала), молярностьс (молярная шкала) и мольная доля х(рациональная шкала).

В термодинамике растворов электролитов обычно используется моляльная шкала концентраций.

Тогда

,

где коэффициент, зависящий от валентного типа электролита.

В молярной шкале Между средними ионными коэффициентами активностей в моляльной и молярной шкалах существует связь:

,

где - плотность чистого растворителя

---

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1640; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!