Работа заряжения иона в растворе

Здесь а — радиус иона, е — диэлектрическая постоянная растворителя и % — параметр, играющий важную роль в теории электролитов. Работа (10.80) направлена на преодоление сил взаимодействия каждого из ионов с окружающими его противоположно заряженными ионами, создающими вокруг рассматриваемого иона ионную атмосферу . Эффективный суммарный заряд этой ионной атмосферы (численно равный, по причине нейтральности раствора, тоже г е) можно считать распределенным по сфере, радиус которой на 1/х превышает радиус иона. Вследствие этого потенциальная энергия одного иона (точнее, работа извлечения его из раствора) равна [c.362]

Рассмотрим раствор, содержащий. . . Пу. . . ионов в см , образовав. шихся при диссоциации п молекул электролита, и вычислим электрическую работу разряжения ионов при большом разведении в растворителе (воде) с диэлектрической постоянной и работу их заряжения в среде с диэлектрической постоянной В. Изменение диэлектрической постоянной от В до В может быть вызвано прибавлением к раствору либо электролита, либо неэлектролита. Общая электрическая работа, совершенная над систе мой, будет равна [c.63]

Когда отсутствует ионная атмосфера, т. е. х раствор находится в идеальном состоянии, и выражение для общей электрической работы заряжения ионов, находящихся в идеальном состоянии, будет иметь вид [c.53]

Работу заряжения иона в растворе [c.106]

Свободная энергия сольватации иона (на г-ион) равна разности работ заряжения иона в растворе и вакууме [c.106]

Чтобы определить какие ионы и сколько их находится в водных растворах, существует широкий набор методов. В этой работе вы будете использовать методы, которые действительно могут использоваться для проверки наличия в воде тех или иных ионов. Положительно заряженные ионы имеют недостаток электронов и называются катионами, отрицательно заряженные ионы несут избыток электронов и называются анионами. Общая цель состоит в качественном определении двух катионов и двух анионов. [c.45]

Напомним, что разность Цр — ц д равна работе по равновесному "отключению" взаимодействий. Будем считать, что ионы в растворе взаимодействуют между собой в основном благодаря своим зарядам, т. е. электростатически. Энергию этого взаимодействия можно рассчитать как разность работ по заряжению ионов в бесконечно разбавленном растворе и в растворе с реальной, отличной от нуля концентрацией. Величина межионного взаимодействия определяется энергией взаимодействия иона со своей ионной атмосферой. Для расчета энергии этого взаимодействия необходимо знать электростатический потенциал Ч д(/ ), который создается только за счет ионной атмосферы. Его легко найти, если из полного электростатического потенциала (г) вычесть потенциал, создаваемый центральным ионом [c.234]

ИОНЫ (греч. ion — подвижный) — частицы, представляющие собой атомы или группы атомов, химически сая )анных между собой, с избытком или недостатком электронов и поэтому положительно или отрицательно заряженных. Положительно заряженные ионы называют катионами и обозначают знаком+, отрицательно заряженные — анионами, обозначают знаком — Na , Са +, А1 +, С1-. sq2-, pq3- "и др. И. вступают з реакции с атомами, молекулами и между собой. В растворах И. образуются в результате электролитической диссоциации и обусловливают свойства электролитов. Катионы при электролизе направляются к катоду, анионы — к аноду. И. в газах образуются при высоких температурах или в результате воздействия на газы квантов высокой энергии или быстрых частиц. В последние годы резко повысилась роль И. а газах в связи с распространением радиационных явлений, развитием ядерной техники, с использованием электроразрядной плазмы и бурным развитием работ, касающихся верхних слоев атмосферы н др. [c.112]

Существенное значение в топливном элементе имеет состав электролита. При низких температурах электролитом обычно служат растворы кислот и щелочей для высокотемпературных элементов применяют расплавы солей, например расплавленные карбонаты щелочных металлов. Для температуры выше 1000° С используют твердые электролиты, в которых ток переносится отрицательно заряженными ионами кислорода (двуокись циркония и некоторые другие сложные системы). Электроды высокотемпературных элементов чувствительны к отравлению это позволяет расширить круг материалов, применяемых для электродов, и снизить требования к очистке топлива. Но при этом из-за высоких температур резко увеличивается коррозия электродов и других деталей топливного элемента. По этим причинам срок службы высокотемпературных элементов исчисляется месяцами, тогда как низкотемпературные элементы работают значительно дольше. [c.493]

В узлах кристаллической решетки металла находятся положительно заряженные ионы. В результате их взаимодействия с полярными молекулами растворителя они отрываются от кристалла и переходят в раствор. Параллельно происходит противоположный процесс перехода ионов из раствора в металл под влиянием поля кристаллической решетки. Если в первый момент скорость процесса перехода ионов в раствор больше скорости обратного перехода ионов из раствора в металл то на поверхности металла появляется избыточный отрицательный заряд (избыточные электроны). Раствор приобретает положительный заряд. Положительно заряженные ионы не удаляются от поверхности металла, а вследствие электростатических взаимодействий скапливаются у поверхности. В результате образуется двойной электрический слой, который можно представить себе в виде конденсатора, отрицательная обкладка которого образована металлом (избыточными электронами), а положительная — слоем катионов в растворе, прилегающим к металлу. Между разноименно заряженными обкладками возникает скачок потенциала. Если в начальный момент скорость перехода ионов в раствор 1 1 меньше скорости перехода ионов из раствора в металл то поверхность металла зарядится положительно, и отрицательно заряженные ионы притянутся к поверхности металла, создавая избыток отрицательных зарядов. Итоговое направление перехода ионов зависит от соотношения работы выхода ионов из кристаллической решетки W и работы выхода ионов из раствора 1 ,,. [c.318]

Из этого выражения следует, что Пне равно логарифму активности протона, а отличается от него на величину логарифма отношения коэффициентов активности заряженной и незаряженной форм индикатора, т. е. зависит от того, какова энергия взаимодействия с растворителем иона и нейтральной молекулы индикатора. При стандартизации по отношению к бесконечно разбавленному водному раствору величины 7 и 7ор,н+ определяются работой переноса ионов ВН" и соответственно молекул В из среды М в воду. Таким образом, предположение, что равно —lg ан+(М) будет справедливо только в том случае, если влияние растворителя на катион основания и молекулу основания индикатора одинаково. [c.415]

В отличие от золей в растворах электролитов, заряд на частицах аэрозолей есть величина случайная, определяемая случайными столкновениями частиц с ионами в газах. При заряжении частицы, которую можно рассматривать как сферический конденсатор с емкостью С, пропорциональной радиусу частицы г, работа заряжения равна [c.272]

Рассмотрим систему, которую в электрохимии принято называть электрод в растворе своих ионов . При погружении металлической пластинки в раствор своих ионов металл и раствор взаимодействуют и становится возможным переход ионов из металла в раствор и обратно. В первый момент направление этих переходов определяется соотнощением величины работ выхода ионов из металлической решетки и из раствора Аме и Лр. Если Аме>Ар, т. е. если энергия связи ионов в кристаллической решетке металла больше, чем энергия гидратации этих ионов в растворе, то после погружения металла в раствор катионы металла будут переходить из раствора в кристаллическую решетку. Это ведет к заряжению электрода положительным электричеством, а раствора, в котором недостает ионов металла — отрицательным. Появление противоположно заряженных обкладок затрудняет дальнейший переход ионов в решетку металла и тогда в системе устанавливается равновесие, имеющее динамический характер. [c.148]

Электрод, на котором в результате электродной реакции появляются электроны, отводимые во внешнюю цепь, называется анодом. К такому электроду в процессе электролиза или при работе гальванического элемента в растворе (расплаве) электролита происходит перемещение отрицательно заряженных ионов — анионов. [c.6]

В нитратных растворах небольшие изменения спектра Ри(У1) обнаруживаются лишь при концентрации НЫОз>5Л1. Согласно данным по миграции ионов [3, гл. 9], с увеличением концентрации кислоты растет выход отрицательно заряженных ионов. Константы реакций комплексообразования приводятся в работах [126, 454]. [c.50]

Основу всех ионных теорий представляет уравнение Нернста для расчета работы., совершаемой ионом при его перемещении в растворе из бесконечности до точки на твердой поверхности. Затем появилась теория диффузного двойного слоя Гуи—Чэн-мана, основанная на уравнениях Пуассона—Больцмана. Согласно этой теории, движение катионов вблизи поверхности поддерживается тепловой энергией, причем катионы притягиваются к поверхности соответствующими отрицательными зарядами. Этот же закон применим и для описания того, как молекулы окружающей землю атмосферы удерживаются вблизи поверхности под действием сил земного притяжения. Затем было понято, что катионы больших размеров не могли приближаться к отрицательным зарядам на поверхности так же, как катионы меньших размеров. Штерн ввел поправку,.учитывающую размер иона, и предложил рассматривать некоторый слой, который затем стал называться слоем Штерна . В этом слое вблизи отрицательно заряженной поверхности накапливается определенное количество, катионов, которые в основном оказываются заторможенными. Таким образом, формируется плотный двойной электрический слой . [c.918]

Существуют еще два других метода определения удельной поверхности по адсорбции из растворов. Эверет [58] предложил метод, в котором используются бинарные жидкие системы (см. сл. разд.). Этот метод обсуждается в работе [59], Удельную поверхность можно оценивать также по вытеснению одноименно заряженных ионов с заряженной поверхности раздела фаз [60]. Этот метод, рассматриваемый в разд. IX-5, интересен тем, что он не требует знания площади, приходящейся на центр адсорбции, или площади, занимаемой молекулой адсорбата на поверхности адсорбента. [c.321]

Как указывалось выше, при прохождении через раствор постоянного тока положительно заряженные ионы приобретают на катоде электроны, а отрицательно заряженные ионы отдают электроны аноду. Поскольку в рас-творе часто присутствуют различные ионы, то необходимо знать, какие из них будут разряжаться. Выше уже указывалось также, что для прохождения тока через электролитическую ячейку необходимо сообщить электродам определенную разность потенциалов. Часть сопротивления электролитической ячейки при этом обусловлена работой, необходимой для разрядки ионов. Для разных ионов эта работа различна. Тот ион, который для своей разрядки требует наименьшей работы, разряжается первым. Потенциал разряда электролита можно представить как сумму потенциалов разряда на катоде и на аноде. О легкости разряда некоторых наиболее распространенных ионов можно судить по данным, приведенным в табл. 49. [c.314]

При выводе уравнения (10.38) мы пренебрегли изменением объема раствора, которое могло быть вызвано процессом заряжения ионов. Это изменение объема невелико, и связанная с ним работа сил внешнего давления ничтожно мала по сравнению с работой процесса заряжения . Можно принять, что в ходе заряжения частиц поддерживается постоянным не объем V, а внешнее давление Р. Тогда обратимая работа процесса заряжения будет равна не свободной энергии а свободной энтальпии В соответствии с вышесказанным разница между Ф и Р очень мала. Поэтому с достаточной степенью точности Р — Ф ". [c.421]

Положительная кривизна зависимости Е° от /В при более низких значениях диэлектрической проницаемости растворителя напоминает кривые, которые были получены из кинетических данных, когда для некоторых реакций были получены графики зависимости логарифма удельной константы скорости от обратных значений диэлектрической проницаемости. Эта положительная кривизна при низкой диэлектрической проницаемости, возможно, связана с избирательной сольватацией ионов более полярной компонентой растворителя с более высокой диэлектрической проницаемостью. В данном случае такой компонентой является вода. По-видимому, это особенно верно для растворов, содержащих ион водорода, благодаря образованию сильных водородных связей и образованию ионов НзО и ИдО в воде [41]. Эта избирательная сольватация (или связывание растворителя) остается эффективной вплоть до очень малых количеств воды в смешанном растворителе [19]. Поведение ионов в смешанных растворителях приближается к их поведению в чистой компоненте, с которой в смешанном растворителе они более прочно ассоциированы. Этот эффект был обнаружен при изучении скорости реакций [42]. Так как вода более полярная компонента смешанного растворителя и более тесно связана с ионами, она уменьшает взаимное притяжение ионов и облегчает их диссоциацию. Отсюда следует, чтобы исключить взаимное влияние противоположно заряженных ионов, требуется меньше работы, чем это можно было ожидать при более низких значениях диэлектрической проницаемости растворителя поэтому для внешнего использования остается доступной большая работа, чем можно было ожидать. Это увеличение работы проявляется в виде более высокого потенциала, чем теоретически следует для электростатических сил между противоположно заряженными попами при более низких значениях диэлектрической проницаемости. [c.296]

Далее работами Бьеррума было установлено, что два иона могут образовать ионную пару или три иона могут образовать ионный тройник в результате электростатического притяжения без образования ковалентной связи между ними. Это явление, называемое ионной ассоциацией, приводит к уменьшению концентрации ионов раствора, подобно подавлению диссоциации. Однако эти два процесса различаются по своей природе, так как продуктом подавления диссоциации являются ковалентные молекулы, тогда как в ионных парах или тройниках, образованных за счет электростатического притяжения, ионы сохраняют относительную независимость. Несмотря на отличающуюся структуру ионных пар или тройников, их образование из противоположно заряженных ионов понижает проводимость раствора аналогично появлению недиссоциированных молекул. [c.465]

Если раствор не слишком концентрированный, О приближенно равно Оо и, следовательно, разность электрических работ заряжения одних и тех же ионов при определенной концентрации и при бесконечном разбавлении равняется [c.204]

Если В цепь постоянного электрического тока включить сосуд с раствором электролита, например НС1, то произойдет явление, называемое электролизом (рис, 94). Вследствие работы источника тока электроны с одного электрода (анода) будут выкачиваться, а на другой (катод) —накачиваться. Поэтому на аноде создается недостаток электронов, а на катоде — их избыток. Находящиеся в растворе ионы С1 отталкиваются отрицательным электродом и притягиваются к положительному, ионы К —наоборот. Таким образом, первые будут двигаться к аноду, вторые — к катоду, В связи с этим отрицательно заряженные ионы и называют обычно анионами (движущиеся к аноду), а положительно заряженные — катио нами (движущиеся к катоду). [c.151]

Выведите выражение, позволяющее определить работу обратимого заряжения иона в растворе с постоянной ионной силой. Из уравнения (87) при г — г имеем г1з(г ) = = (elDri)l(l- -Kri). Таким образом, работа заряжения иона при ностояннлм значении к будет равна [c.284]

Представим себе, что пластинка какого-нибудь металла, например железа, опущена в воду. Ионы железа в результате действия сильно полярных молекул воды, отрываясь от металла, начинают переходить в слой воды, прилегающий к поверхности пластинки. Возникающее вследствие этого электростатическое притяжение между ионами, переиледшими в раствор, и противоположно заряженной пластинкой металла препятствует дальнейшему течению этого процесса, и в системе устанавливается равновесие. Возникает некоторая разность потенциалов между металлом и окружающей водной средой. В соответствии с неодинаковой способностью различных металлов к выделению ионов в окружающую среду и неодинаковой способностью их к гидратации равновесие это отвечает различной разности потенциалов и соответственно разной концентрации ионов в растворе. Положение равновесия зависит в первую очередь от соотношения между количеством энергии, необходимчй для отрыва иона от металла работа выхода иона), и количеством энергии, выделяющейся при гидратации иона. [c.415]

Впервые уравнение для теоретического расчета энергии гид))атации было предложено в 1920 г. Борном. Оно выведено исходя из того, что энергию перехода иона из вакуума в водный раствор можно представить как )азиость работ заряжения частицы в этих средах. Ион упрощенно считается проводящей сферой с радиусом г. [c.282]

Остовы атомов, образуя свободные ионы, могут покинуть металл, если им сообщить дополнительную энергию — работу выхода. Однако работа выхода для ионов металлов очень велика (десятки электронвольт), но переход остова атома в состояние положительного иона облегчается тем, что часть электронов может уйти из металла и тем самым уменьшить работу выхода (рис. 119, б). Переход в электролит иона металла сопровождается значительным ростом энтропии вследствие снижения концентрации и разупорядо-чивания системы независимо от природы электролита (раствор или расплав). Если электроны, наоборот, будут подводиться в металл, то ионы металла из электролита будут переходить в состояние остова атома и, выделяясь на поверхности металла, будут достраивать его кристаллическую решетку (рис. 119, в). Условие нейтральности электролита обусловливает перемещение анионов в соответствии с появлением положительно заряженных ионов металла или с их исчезновением (осаждение на поверхность). [c.230]

Олсон и Симонсон [9] показали, что в водном растворе при ионных силах 0,01—0,1 скорость реакций между одноименно заряженными ионами не зависит от заряда присутствующих ионов того же знака. Об одном примере этого эффекта сообщалось в более ранней работе Бренстеда и Дельбанко [101, которые исследовали реакцию аниона нитроуретана с гидроксилом [c.250]

Интересно попутно отметить, что Хейдт исследовал процессы биологического фотосинтеза в кислых растворах перхлората, который был использован в этой работе в виду того, что он 1) не абсорбирует видимые и ультрафиолетовые лучи, 2) по сравнению с другими отрицательно заряженными ионами проявляет наименьшую тенденцию ассоциироваться в воде с другими ионами или молекулами и 3) совершенно химически инертен в разбавленных растворах. Хейдт установил, что это наиболее инертный прозрачный поглотитель, способный суш,ествовать в разбавленном водном растворе. [c.169]

Теория сольвосистем. Эта теория кислот и оснований сложилась благодаря работам Франклина, Джермана, Кеди и других. Согласно взглядам этих исследователей каждому водоподобному растворителю соответствует своя система кислот и оснований. Кислоты И основания в водном растворе 1и вода являются одной из таких систем. В настоящее время доказано, что, помимо воды, существует много других неорганических и органических растворител1ей, которые в результате самоионизации образуют ионы, аналогичные по своей природе ионам, образующимся при электролитической диссоциации воды. Ионы водорода, в силу присущих им свойств, связываются в растворах с молекулами растворителя и образуют положительно заряженные ионы. Самоионизацию воды, жидкого аммиака и безводной уксусной кислоты можно представить в виде следующих уравнений [c.9]

Смысл константы становится ясным из следующих рассуждений. Образование мицелл ионогенных ПАВ связано с электрической работой сил отталкивания одноименно заряженных ионов. При введении мицеллообразующего иона в поверхность мицеллы интегральная работа электрических сил равна е Ьп, где е — элементарный электрический заряд, фо—электрический потенциал на поверхности мицеллы. Однако каждый поверхностно-активный ион из-за сопровождающих его противоионов сообщает мицелле заряд, несколько меньший, чем е. Тогда эффективная электрическая работа на один длинноцепочечный ион при мицеллообразовании будет равна К е%, где Величина характеризует, таким образом, влияние противоионов на электрическую энергию мицеллопбпазования. Она может быть определена из зависимости ККМ от концентрации противоионов в растворе [c.135]

Подробное исследование методов амперометрического определения иодида с платиновым вращающимся электродом провели Кольтгоф и Иордан Иодид, как это было показано и другими работами окисляется на платиновом электроде до свободного иода, и в зависимости от условий даже до положительно заряженного иона 1+ и кислородсодержащих анионов 10 , Юз" и т. д. На диффузионном токе окисления иодида основано анодное определение серебра и ртути (см. соответствующие разделы). Этот же анодный ток может быть использован и для определения самого иодида. Кольтгоф и Иордан в упомянутой работе показали, что окислёние иодида различными окислителями до однозарядного положительного иона проходит особенно хорошо в тех условиях, когда в растворе присутствуют ионы, образующие определенные соединения с I+, например цианиды или ацетон. В первом случае образуется I N, во втором — H2I O H3. [c.217]

Важное значение в топливном элементе имеет электролит. При низких температурах (100—240°) электролитом обычно служат растворы кислот и щелочей для высо котемнературных генераторов предполагается применять расплавы солей, например расплавленные карбонаты щелочных металлов, впитанные в окись магния, пригодны при 550—800°. Для температуры выше 1000° используются твердые электролиты, причем ток в таких электролитах должен переноситься только отрицательно заряженными ионами кислорода. Этому требованию удовлетворяет, например, двуокись циркония и некоторые другие сложные системы. Электроды высокотемпературных элементов менее чувствительны к отравлению это позволяет расширить ассортимент материалов для электродов и снижает требования к очистке топлива. Но зато резко увеличивается коррозия электродов и конструктивных узлов топливного элемента. В результате часто наблюдаются изменения структуры электрода и его растрескивание. По этим причинам срок службы высокотемпературных элементов исчисляется лишь месяцами, тогда как низкотемпературные элементы работают годы. [c.102]

Неустойчивость потенциала нержавеющих сталей в растворах хлоридов, которая наблюдается на кривых заряжения, можно объяснить следующим образом. В одной из наших работ [22], выполненной при помощи радиоактивных индикаторов, было показано, что процесс активирования поверхности хлорид-ионами носит адсорбционный характер. Поэтому при анодной поляризации, сдвигающей потенциал нержавею-дцей стали в положительную сторону, сильно облегчается адсорбция отрицательно заряженных ионов С1 . Адсорбированные ионы хлора вытесняют с поверхности кислород, что нарушает пассивное состояние сплава. Естественно, что активирование легче всего произойдет на тех участках, где кислород по тем или иным причинам менее прочно связан -с поверхностью металла. Потенциал этих активированных участков станет более отрицательным по отношению к остальной запассивированной поверхности, что неизбежно вызовет работу активно-пассивных гальванических элементов и общий потенциал поверхности сместится в отрицательную сторону. Такое изменение общего потенциала вызовет десорбцию хлорид-ионов и ослабление их активирующего действия. Благодаря адсорбции кислорода участки поверхности, пассивное состояние которых было нарушено хлорид-ионами, вновь запассивируются. Потенциал электрода сдвинется в положительную сторону, что облегчит адсорбцию хлорид-ионов и повторное активирование поверхности. [c.304]

В последующих работах Фаянса было установлено влияние заряда поверхности осадка на адсорбцию ионов из раствора. На основании работ Гельмгольца, Гун и Штерна об образовании на поверхности осадков солей, находящихся в растворе, двойного электрического слоя, Ганом был сформулирован закон Радиоактивный элемент адсорбируется на полярных кристаллах в том случае, если поверхность кристалла имеет заряд, противоположный знаку заряда иона радиоактивного элемента. При этом адсорбция идет тем сильнее, чем менее растворимо или диссоциировано соединение радиоактивного элемента с противоположно заряженными ионами решетки кристаллов . [c.69]