ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Растворы электролитов из "Основы физической химии" Иногда электролиты делят на ионогенные и ионофорные. Электролиты первого типа в чистом виде состоят из недиссоциированных молекул. Примером могут служить СН3СООН, НС1 и т. п. Ионофорными называют электролиты, которые еще до растворения состоят из ионов. К ним относится, например, большинство солей. [c.176] Если молекулы электролита полностью диссоциируют и каждая распадается на v ионов, то число ионов в растворе будет равно jVv, где N — число молекул электролита. Если же диссоциируют не все молекулы, а только определенная их доля а (0 а 1), то число частиц в растворе будет больше, чем N в i раз, где i — изотонический коэффициент, или коэффициент Вант-Гоффа. [c.176] Коэффициент а называется степенью ионизации (диссоциации) и определяется как отношение числа молекул, распавшихся на ионы, к общему числу молекул электролита. Отсюда видно, что растворы электролитов должны обладать аномальными коллигативными свойствами. [c.176] Было установлено, что в разбавленных растворах электролитов при уменьшении концентрации Это объясняется тем, что в соответствии с законом действия масс (см. ниже) при с О а- 1, т. е. при больших разбавлениях, диссоциация становится полной. С ростом концентрации раствора коэффициент i уменьшается. [c.176] Аррениус не рассматривал причин электролитической диссоциации. Его теория не учитывала взаимодействия ионов с молекулами растворителя (ион-дипольные взаимодействия) и друг с другом (ион-ионные взаимодействия). Несмотря на это она была важным шагом вперед в понимании процессов в растворах электролитов, в частности она существенно упростила анализ ионных равновесий, что очень важно для аналитической химии. [c.177] Теорию Аррениуса долго не признавали. Было трудно объяснить, почему происходит резкое изменение свойств при переходе от атома к иону, откуда берется энергия, необходимая для распада молекул на ионы, почему положительные и отрицательные ионы не соединяются в нейтральные частицы. [c.177] Ответ на первый вопрос был получен в результате развития теории строения атома. Стало ясно, что электронная структура, а следовательно, и свойства атома и иона различны. [c.177] Ответы на второй и третий вопросы связаны с необходимостью учета взаимодействия с молекулами растворителя (В. Нернст, И. А. Каблуков и др.). Раствор нельзя считать механической смесью ионов и молекул, как это предполагал Аррениус. [c.177] Переход ионов в раствор происходит в результате взаимодействия их с полярными молекулами растворителя вследствие образования связей между ионами и молекулами растворителя (сольватации ионов), в частном случае с молекулами воды (гидратация ионов). [c.177] Под действием электрических полей ионов полярные молекулы растворителя, например воды, притягиваются ионами, ориентируются около них и в свою очередь притягивая ионы к себе, ослабляют связь между ними. За счет энергии сольватации (главным образом) производится работа разъединения ионов при растворении. Сольватация ионов препятствует обратному соединению ионов в молекулы. [c.177] Степень сольватации зависит от размера иона. Об этом свидетельствуют, например, величины энтальпий гидратации ионов (табл. 5.1). [c.177] Энтальпией гидратации называется теплота процесса перевода 1 моль ионов из состояния Идеального газа в бесконечно разбавленный раствор. [c.177] Для КС1 эта величина составляет 711 кДж/моль. При растворении такое большое количество энергии получается главным образом за счет энергии гидратации ионов (339+ + 351=690 кДж/моль). Разница в 21 кДж/моль покрывается за счет энергии теплового движения молекул. Растворение в этом случае сопровождается охлаждением раствора. В других случаях энергия гидратации может превышать энергию кристаллической решетки (например, для Li l). Тогда при растворении происходит нагревание раствора. Аналогичные явления наблюдаются при растворении электролитов в других полярных растворителях. [c.178] По способности к диссоциации электролиты условно разделяются на группы. [c.178] Более строгое различие между этими двумя группами будет проведено далее на основании анализа зависимости электропроводности от концентрации. [c.178] По величине степени диссоциации судить о силе электролита не очень удобно, так как а зависит от многих параметров, в частности от концентрации. Более удобно использовать величину константы диссоциации (или ионизации). [c.178] Очевидно, что чем больще К, тем при данной концентрации выше степень диссоциации. Таким образом, величина К может служить удобной мерой силы электролита. Как любая константа равновесия, константа диссоциации зависит от температуры. Поэтому сила электролита изменяется при изменении температуры. [c.179] Полученное выражение позволяет определять константу диссоциации по величине степени диссоциации а при данной концентрации с. С другой стороны, зная константу диссоциации, можно рассчитать а при любой концентрации. [c.179] Следует иметь в виду, что уравнение закона разведения (5.2) получено для бинарного электролита. Для электролитов других типов оно имеет более сложный характер (но связывает те же переменные а и с). [c.179] В табл. 5.2 приведены константы диссоциации некоторых, органических кислот. [c.179] Вернуться к основной статье