Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English
Коэффициенты активности были введены первоначально как эмпирические величины, которые можно найти при изучении эффектов, характерных для растворов в состоянии равновесия. Для этого используют такие явления, как изменение упругости пара над раствором с изменением концентрации электролита, зависимость обратимой э. д. с. от состава раствора и т. п. Поскольку необходимость введения коэффициентов активности в уравнения для идеальных систем обусловлена различием между реальными и идеальными растворами, величина их не зависит от метода определения, и при заданных условиях и составе будет иметь одно и то же значение для любых равновесных процессов. Поэтому одни и те же коэффициенты активности могут применяться для описания различных равновесных явлений. Таблицы, в которых приведены эмпирические коэффициенты активности, представляют большую ценность. В то же время в пределах теории Льюиса коэффициенты активности оказываются лишь формальными поправочными множителями, которые не связаны непосредственно с природой растворов и не поддаются теоретическому расчету. Известно, что реальные растворы отличаются от идеальных дополнительной энергией взаимодействия между образующими их частицами. Коэффициенты активности, как количественное выражение изменения свойств электролитов при переходе от идеальных растворов к реальным, должны находиться, очевидно, в функциональной зависимости от энергии взаимодействия между частицами.

ПОИСК





Термодинамические основы теории

из "Теоретическая электрохимия"

Коэффициенты активности были введены первоначально как эмпирические величины, которые можно найти при изучении эффектов, характерных для растворов в состоянии равновесия. Для этого используют такие явления, как изменение упругости пара над раствором с изменением концентрации электролита, зависимость обратимой э. д. с. от состава раствора и т. п. Поскольку необходимость введения коэффициентов активности в уравнения для идеальных систем обусловлена различием между реальными и идеальными растворами, величина их не зависит от метода определения, и при заданных условиях и составе будет иметь одно и то же значение для любых равновесных процессов. Поэтому одни и те же коэффициенты активности могут применяться для описания различных равновесных явлений. Таблицы, в которых приведены эмпирические коэффициенты активности, представляют большую ценность. В то же время в пределах теории Льюиса коэффициенты активности оказываются лишь формальными поправочными множителями, которые не связаны непосредственно с природой растворов и не поддаются теоретическому расчету. Известно, что реальные растворы отличаются от идеальных дополнительной энергией взаимодействия между образующими их частицами. Коэффициенты активности, как количественное выражение изменения свойств электролитов при переходе от идеальных растворов к реальным, должны находиться, очевидно, в функциональной зависимости от энергии взаимодействия между частицами. [c.42]
И коэффициент активности может быть определен из величины энергии взаимодействия д. Расчет последней возможен, если известны взаимное расположение ионов в растворе и силы, действующие между ними. Ни то, ни другое не известно с достаточной точностью, поэтому для решения задачи приходится прибегать к некоторым предположениям. [c.44]
Третий постулат теории Аррениуса определяет растворы электролитов, как идеальные системы. В соответствии с этим ионы в растворах располагаются беспорядочно и силы взаимодействия между ними равны нулю. Подобное предположение приводит (независимо от состава раствора) к одному единственному значению коэффициента активности, а именно — к величине равной единице. Такое заключение противоречит опыту и указывает на нереальность модели раствора, предложенной Аррениусом. [c.44]
В уравнение Пуассона входят две неизвестные величины — д и г] . Чтобы их найти, необходимо иметь второе уравнение, связывающее обе эти переменные. Дебай и Гюккель получили нужное уравнение следующим образом. [c.46]
Для определения константы интегрирования Л1 в первом приближении теории Дебая — Гюккеля предполагается, что ионы можно отожествить с материальными точками, обладающими определенным зарядом. В этом случае при г - 0 потенциал ф должен стремиться к потенциалу самого иона т. е. [c.49]
Величину г]) в соответствии с уравнением (115) можно рассматривать как потенциал, создаваемый в точке нахождения центрального иона другим ионом с противоположным знаком и находящимся от центрального иона на расстоянии 1 %. Величина 1 % называется характеристической длиной. Так как потенциал создается не единичным ионом, а всей ионной атмосферой, то 1/х можно отожествить с радиусом ионной атмосферы. Величину %, а следовательно, и характеристическую длину 1 /% можно рассчитать по уравнению (108). [c.50]
Опытные и вычисленные значения наклонов прямых —1//, относящиеся к разбавленным растворам электролитов в смесях воды и этанола, приведены в табл. 10. [c.54]
Опытные и вычисленные наклоны прямых 10/ — J для различных типов электролитов. [c.54]
Уравнение (131) отличается от (128) и (130) членом который представляет собой сумму членов ряда от третьего до пятого или шестого. Учет дополнительных членов разложения равноценен частичному отказу от допущения, согласно которому с кТ. Здесь энергия межионного взаимодействия сравнима по величине с энергией теплового движения ионов, хотя и остается, по-прежнему, меньше последней это должно расширить область применения теории. Как показывают опытные данные (табл. И), уравнение (131) позволяет использовать одно и то же положительное значение среднего эффективного радиуса а для расчетов в то время как по второму приближению радиус а не является постоянной величиной и может быть отрицательным, что противоречит его физическому смыслу. [c.56]
Таким образом, в ходе развития теории растворов на основе представлений Дебая и Гюккеля возникла необходимость прибегать к различным полуэмпирическим уравнениям во всех тех случаях, когда концентрация электролита велика. Вывод теоретических уравнений, применимых в широкой области концентраций, требует создания более совершенных представлений о молекулярном строении электролитов и о природе тех сил, которые наряду с кулоновскими силами и силами теплового движения проявляются между всеми частицами раствора. [c.58]
Тепловой эффект при растворении одной грамм-молекулы вещества называется теплотой растворения Сх,. Теплоты растворения невелики и могут быть положительными и отрицательными. Поскольку ионы в растворе перемещаются независимо друг от друга и ведут себя как самостоятельные частицы, можно предполагать, что при растворении разрушаются связи между ионами в молекулах или в решетке кристалла. Энергия разрыва связей в молекуле и энергия решетки значительны по своей величине. Поэтому малые величины теплот растворения указывают на то, что в этом процессе генерируется энергия, необходимая для расщепления молекул 11в) или для разрушения кристаллической решетки [11 g). [c.59]
Величины теплот гидратации впервые были рассчитаны Габером и Борном при помощи циклов, основанных на известном термохимическом законе Г. И. Гесса. [c.59]
Воспользуемся этим методом для того, чтобы найти теплоты гидратации хлорида калия. [c.60]
Уравнение (135) позволяет найти теплоту гидратации , если известны теплоты растворения и энергия решетки. [c.60]
При помощи рассмотренных эмпирических методов были определены теплоты гидратации различных соединений. Некоторые из полученных данных приведены в табл. 12. [c.61]
Полученные относительные значения теплот гидратации указывают на то, что размеры иона играют важную роль в процессе гидратации. Как правило, теплоты гидратации в ряду близких по свойствам ионов увеличиваются при уменьшении их радиусов. [c.63]
Из сопоставления теплот гидратации галогенидов металлов с увеличивающейся валентностью вытекает, что теплота гидратации растет с увеличением заряда иона. [c.63]
Необходимо отметить следующие основные методы определения экспериментальных теплот гидратации. Было предположено, что поскольку и валентности, и кристаллохимические радиусы ионов и Р одинаковы (гк+ = гр- = 1,33 А.), теплоты гидратации для них также должны быть равными и могут быть получены простым делением опытной теплоты гидратации фторида калия пополам. Это предположение, сделанное Берналом и Фаулером, не учитывает большей гидрофильности анионов, в результате которой на ион Р должна приходиться относительно большая доля сум марной теплоты гидратации. Более обоснованным было предложе ние Мищенко (1947) считать равными между собой теплоты гидра тации ионов Сз+ и Л , обладающих неодинаковыми размерами Радиус иона иода примерно на 0,55 А больше радиуса иона цезия По Мищенко, больший радиус (по сравнению с ионом цезия) и связанное с этим уменьшение теплоты гидратации иона иода должны скомпенсировать его избыточную гидрофильность (как отрицательно заряженного иона) и обусловленное этим увеличение теплоты гидратации. Молекулы воды, благодаря асимметрии своих диполей, могут подходить ближе к анионам, чем к катионам. Фактор асимметрии, определенный на основании различных моделей молекулы воды, лежит в пределах от 0,22 до 0,28 А. Минимальные возможные расстояния между центрами положительных и отрицательных ионов одинаковых размеров и центром диполя воды должны отличаться на удвоенное значение этой величины. Разность радиусов ионов иода и цезия (0,55 А) отвечает этой величине и обеспечивает взаимную компенсацию обоих эффектов размеров ионов и их гидрофильности. [c.64]
К тому же пределу будет стремиться и разность теплот гидратации двух катионов, если радиус одного из них (например, второго) будет увеличиваться, т. е. [c.65]
Определение энергии гидратации иона водорода по этому методу показано на рис. 7. [c.65]


Вернуться к основной статье


© 2025 chem21.info Реклама на сайте