Иониты Ионная атмосфера

Согласно теории сильных электролитов Дебая — Хюккеля, каждый ион полностью диссоциированного электролита окружен ионами, создающими поле противоположного знака. Такое распределение ионов в пространстве называется ионной атмосферой. При наложении внешнего поля центральный ион и ионная атмосфера, как обладающие зарядами, одинаковыми по величине, но обратными по знаку, движутся в противоположные направления. Силы меж-ионного взаимодействия вызывают торможения, растущие с увеличением концентрации, и, следовательно, уменьшающие эквивалентную электрическую проводимость. Движение ионной атмосферы в сторону, противоположную центральному иону, вызывает электрофоретическое торможение, обусловленное движением сольватированного иона против потока сольватированных ионов ионной атмосферы. Второй эффект торможения обусловлен нарушением симметрии расположения ионной атмосферы вокруг центрального иона при его движении под действием поля. Движение приводит к разрушению ионной атмосферы позади иона и образование ее на новом месте. Для этого требуется время релаксации, и потому позади движущегося иона всегда находится некоторый избыток заряда противоположного знака, тормозящего его движение. Это торможение называют релаксационным. На скорость движения иона в растворе влияет вязкость среды, создавая дополнительный эффект трения, который учитывается уравнением Стокса /т = 6ят]гу, где /т — спла трения т) — вязкость растворителя г — радиус иона V — скорость движения иона. [c.272]

Электростатическая теория растворов объясняет сравнительно малую электропроводность расплавленных солей огромным тормозящим влиянием ионной атмосферы, которая здесь имеет характер ближнего окружения каждого иона ионами противоположного знака. Растворитель, уменьшающий взаимодействие ионов, отсутствует, а расстояния между нонами очень малы. Вследствие отсутствия сольватации подвижности ионов в расплавах непосредственно связаны с их радиусами, и в ряду щелочных катионов наблюдается правильная последовательность подвижностей [c.452]

Таким образом, каждый ион окружается как бы роем ионов ионной атмосферой). При этом каждый из ионов, составляющих ионную атмосферу, очевидно, сам в свою очередь является центром ионной атмосферы, окружающей его. В результате проявляется тенденция к более или менее закономерному размешению ионов по всему объему f Размещение это в известной сте- [c.392]

В результате диссоциации вокруг твердой фазы ионита образуется из его подвижных ионов ионная атмосфера, расположенная в очень ограниченном пространстве растворителя. Активность ионита и его рабочая емкость поглощения зависят от величины ионной атмосферы, возникающей вокруг зерна,— они тем выше, чем мощнее ионная атмосфера. [c.194]

Для вычисления ион — ионного взаимодействия представляет интерес не общий потенциал ф, а та его часть ф , которая создается ионной атмосферой в месте расположения центрального иона. Величина Фа называется потенциалом ионной атмосферы. При расчете фа используют принцип суперпозиции (т. е. наложения) электрических полей, согласно которому для точечных ионов [c.36]

Теория Дебая и Гюккеля учитывает только кулоновское ион — ионное взаимодействие и игнорирует другие виды взаимодействий (например, ион — дипольное взаимодействие, образование ассоциа-тов, комплексов и т. д.). Во втором приближении П. Дебай и Э. Гюк-кель учли собственные размеры ионов. Для этого константа интегрирования Ау в уравнении (111.36) была взята в соответствии с формулой (П1.40), а потенциал ионной атмосферы определялся как предел 1ф—фЛг- а- Окончательный результат для среднего коэффициента активности имеет вид [c.40]

В основу теории положена идея о наличии вокруг каждого иона ионной атмосферы. Образование ионной атмосферы объясняется тем, что одноименно заряженные ионы взаимно отталкиваются, а разноименно заряженные взаимно притягиваются. Поэтому каждый ион окружается ионами противоположного знака. Ионная атмосфера содержит и положительные, и отрицательные ионы, однако в среднем вокруг каждого положительного иона имеется избыток отрицательных ионов, а вокруг каждого отрицательного — избыток положительных. Плотность ионной атмосферы максимальна у центрального иона, с удалением от него уменьшается. На определенном расстоянии, которое можно считать границей ионной атмосферы, количество ионов каждого знака становится одинаковым. Размер и плотность ионной атмосферы Дебай и Хюккель связали с термодинамическими свойствами растворов электролитов. В частности, [c.132]

Кристаллическая решетка металла образуется из положительных ионов металлов, находящихся в узлах решетки, а полусвободные электроны, отрывающиеся от нейтральных атомов, окружают положительные ионы электронной атмосферой, или, как говорят, электронным газом. В самом деле, так как координационное число металлов в кристаллической решетке равно 8 или 12, то число валентных электронов, чаще всего 1 или 2, недостаточно для образования октета при условии, что 2 атома сообща владеют одним электроном. Поэтому в металлах возникает новая металлическая связь, при которой электроны находятся в поле нескольких катионов. [c.218]

Зависимость подвижности, электропроводности и чисел переноса от концентрации электролита представляет собой следствие ион — ионного взаимодействия. В разбавленных растворах сильных электролитов для учета ион — ионного взаимодействия можно воспользоваться основными положениями теории Дебая и Гюккеля. В неравновесных условиях существование ионной атмосферы обусловливает два эффекта, тормозящих движение центрального иона, которые называются электрофоретическим и релаксационным эффектами. [c.69]

В заключение отметим, что ион — ионное взаимодействие при диффузии электролита и в условиях электропроводности имеет существенные различия, которые обусловлены двумя причинами 1) в процессах электропроводности катионы и анионы движутся в противоположных направлениях, а в процессе диффузии — в одну и ту же сторону 2) скорости движения катионов и анионов в процессе электропроводности различны, а в процессе диффузии электролита после установления стационарного состояния одинаковы. В результате этого в процессе диффузии электролита симметрия ионной атмосферы не нарушается, и э( х )ект релаксации отсутствует. Далее, при движении ионов в одном направлении электрофоретический эффект также резко ослабевает. Таким образом, зависимость коэффициентов диффузии от концентрации в основном определяется множителем - -d In fid In с) [см. уравнение (IV. 12)]. В разбавленных растворах 1,1-валентных электролитов, где [c.74]

Для ионов ионной атмосферы одного заряда с центральным [c.165]

Сущность электрофоретического эффекта заключается в том, что при переносе электричества кан<дый ион и окружающая его противоположно заряженная ионная атмосфера движутся в разных направлениях. При этом ионы ионной атмосферы увлекают [c.174]

Рассмотрим положительный ион в качестве центрального (рис. 15). Вокруг этого иона может быть любое распределение положительных и отрицательных ионов. В отдельный момент времени может быть даже избыток положительных ионов над отрицательными. Но если проследить за системой в течение некоторого, достаточного промежутка времени, то окажется, что в среднем имеется некоторый избыток отрицательных зарядов над положительными. Этот избыток равен положительному заряду центрального иона. При этом отрицательный заряд распределен по всей оболочке, окружающей ион. Можно считать, что ион окружен отрицательно заряженной атмосферой. Таким образом, вокруг положительного иона образуется атмосфера [c.69]

Снижение подвижности ионов при увеличении концентрации объясняется наличием вокруг ионов ионной атмосферы, плотность которой зависит от концентрации. [c.92]

Ионная атмосфера вокруг разряженного иона, как и любая область раствора, будет электронейтральной, т. е. в ней будет присутствовать одинаковое количество положительных и отрицательных зарядов. Но как только начнем заряжать ион, так он начнет притягивать к себе находящиеся в ионной атмосфере ионы противоположного знака и отталкивать одноименно заряженные ионы. Иными словами, ионы противоположного заряда будут втягиваться в ионную атмосферу, а одноименно заряженные — выталкиваться из нее. Первоначально в точке, где находится заряжаемый ион, потенциал электрического поля, создаваемого ионами ионной атмосферы, был равен нулю, так как вблизи этой точки находились в среднем на одинаковом расстоянии ионы обоих знаков. Однако по мере заряжения вклад в этот потенциал ионов, противоположных по знаку заряжаемому иону, начинает возрастать, так как они в среднем приближаются к заряжаемому иону, а вклад ионов, несущих одноименный заряд, будет уменьшаться, так [c.204]

Этот эффект осложнен тем, что уходящая от иона ионная атмосфера должна разрушаться, так как исчезает причина ее появления (наличие центрального иона), и в то же время, в каждом новом положении ион стремится создать заново ионную атмосферу. В результате действия этих двух тенденций стационарная — релаксирующая — ионная атмосфера несколько отстает центром тяжести заряда от движущегося иона и теряет при этом шаровую симметрию. Эффект возникновения силы, тормозящей движение иона, вызванной наличием поля ионной атмосферы, получил название релаксационного, так как значение этого поля существенно зависит от того, с какой скоростью ионная атмосфера вона релаксирует, т. е. восстанавливается, [c.458]

Каждый ион оказывается как бы в своеобразной атмосфере ионов другого знака. Поэтому раствор сильного электролита можно рассматривать как систему равномерно распределенных по всему объему сосуда разноименных ионов, каждый из которых находится в центре силового электрического поля, создаваемого окружающими ионами. Это обусловливает довольно сложные взаимоотношения между частицами, которые влияют на ряд свойств раствора. Так, при приложении внешнего электрического поля ионная атмосфера смещается к одному полюсу, а находящийся в центре ее ион противоположного знака — к другому. Силы электростатического притяжения между ионом и атмосферой препятствуют их движению в противоположные стороны кроме того, увлекаемая ионами сольватная оболочка также тормозит их движение. Все это замедляет передвижение ионов в растворах сильных электролитов (рис. 12). [c.33]

Более строго влияние концентрации объясняется с позиций существования ионной атмосферы. С повышением концентрации плотность ионной атмосферы возрастает. При беспорядочном движении ионов ионная атмосфера не движется вместе с центральным ионом как одно целое. При движении ион покидает свою ионную атмосферу и непрерывно на пути своего движения создает новую. Разрушение старой и воссоздание новой ионной [c.294]

Смещения ионов, возникающие при колебательном двил<ении, вызывают нарушения структуры расплавов. Можно считать долю свободных , не занимающих равновесного положения ионов степенью диссоциации расплавов и оценить ее на основании электропроводности. В расплавах, как и в водных растворах электролитов, каждый ион окружен ионной атмосферой из ионов противоположного знака. Однако растворитель, уменьшающий взаимодействие ионов, здесь отсутствует, а расстояния между ионами очень малы. Поэтому ионная атмосфера в расплавленных солях имеет характер ближнего окружения каждого иона ионами противоположного знака. Сравнительно малая электропроводность расплавленных солей может быть объяснена с точки зрения современной теории электролитов огромным тормозящим влиянием ионной атмосферы. [c.314]

Таким образом, на ионы, расположенные вокруг какого-либо иона, действуют силы притяжения и теплового движения. Силы притяжения группируют вокруг данного (центрального) иона преимущественно ионы противоположного знака. Это приводит к созданию ионной атмосферы. Центральный ион в то же время является ионом в атмосфере других ионов. Атмосфера имеет избыточный заряд противоположного знака по сравнению с зарядом центрального иона. [c.354]

Эти представления Дебай и Хюккель сформулировали в виде идеи об образовании вокруг каждого иона ионной атмосферы из противоположно заряженных ионов. Ионная атмосфера вокруг любого иона содержит и положительные и отрицательные ионы, однако в среднем вокруг каждого-положительного иона имеется избыток отрицательных, а вокруг каждого отрицательного — избыток положительных. Плотность ионной атмосферы максимальная у центрального иона с удалением от него [c.139]

Дебай и Фалькенгаген показали, что при достаточно боль шей частоте переменного тока взаимные смещения иона и ион Н011 атмосферы настолько малы, что ионная атмосфера иракти чески симметрична, а потому тормозящий эффект релаксации обусловленный асимметрией ионной атмосферы, должен ис чес1нуть. Время релаксации ионной атмосферы 9 есть время по истечении которого ионная атмосфера исчезает после уда ления центрального иона (и, очевидно, образуется вновь вокру иона, появивщегося в новой точке). Величина 9 (в сек) опре деляется, по теории Дебая — Фалькенгагена, уравнением [c.435]

Действие релаксационных сил вызвано тем, что во время движения ионов впереди них создается новая ион- ная атмосфера, в то время как старая ионная атмосфера позади иона исчезает. Но эти изменения не могут происходить мгновенно. Представим себе картину исчезновения ионной атмосферы в том случае, когда центральный ион внезапно извлечен из раствора. Рассасывание, перестройка в расположении ионов от ориентированного к беспорядочному, хаотическому будет происходить не мгновенно, а в течение некоторого времени, точно так же, как и при внесении иона в раствор, создание вокруг него ионной атмосферы требует некоторого времени т. Это время называется временем релаксации. Оно может меняться в пределах 10 —10 сек в зависимости от температуры, диэлектрической проницаемости, концентрации раствора и других факторов. Ионная атмосфера рассасывается вследствие диффузии ионов, и поэтому величина т зависит также от коэффициента диффузии. Для бинарного электролита время релаксации приближенно определяется уравнением [c.113]

Исследование засоленности и загрязнения воздуха в прибрежной зоне района Батуми показало, что скорость коррозии металлов по сезонным циклам связана не только со спецификой метеорологических элементов, но и со степенью засоленности и загрязнения воздуха. Разрушение металлов и металлических покрытий протекает более активно в осенний и зимний периоды в связи с увеличением концентрации хлористых солей и сернистого газа в атмосфере. Количество хлорид-ионов в атмосфере достигает максимальных значений в конце осени, минимальных — во второй половине лета. По сезонным циклам меняется также и содержание в атмосфере сернистого газа, которое в ноябре и декабре составляет 15—17 мг/м сут. Этот уровень сохраняется почти до апреля включительно, а во второй половине лета уменьшается до 60% (рис. П. 12). Аналогичные явления наблюдались и в атмосферном павильоне с той лишь разницей, что здесь количество хлорид-ионов и сернистого газа меньше, чем в открытой атмосфере. [c.39]

Распределение ионов ионной атмосферы вокруг центрального иона подчиняется зависимости Максвелла - Больцмана [c.14]

Разница между энергиями идеального раствора электролита и раствора сильного электролита определяется измепепием электрической энергии ионов за счет их взаимодействия с другими ионами (ионной атмосферой). Ионная атмосфера уменьшает энергию центральных ионов на величину энергии ионной атмосферы Г-Га, которая может быть вычислена как энергия заряжения сферы, имеющей потенциал [c.16]

Из уравнения видно, что с увеличением ионной силы, т. е. с введением в реакционную систему посто ронних хорошо диссоциирующих солей, скорость реакции между ионами противоположного знака заряда уменьщается. Объяснение заключается в том, что ио ы, посторонних еолей образуют вокруг реагирующих ионов ионную атмосферу из ионоп противоположного знака заряда, которая лрепятствует непосред-стйён ому контакту между ионами и на разрушение которой необходимо затратить определенное время. Наоборот если реагируют-между собой ионы с зарядами, одинакового зуака, скорость реакции должна возрастать. [c.444]

Введение в коллоидную систе-му электролитов-коагулянтов вы-зывает уменьшение толщины ион-1 -атмосферы, что, в свою оче- / редь, сильно ослабляет ее раскли- [c.372]

Различают электрофоретическое и релаксационное торможения. Электрофоретический эффект возникает потому, что при наложенин электрического поля центральный гидратированный ион и ионная атмосфера сдвигаются в противоположных направлениях, что вызывает дополнительную электрофоретическую силу трения, уменьшающую абсолютную скорость передвижения иона. Релаксационный эффект или эффект симметрии вызывается тем, что при движении иона ионная атмосфера разрушается, а вновь образованная несимметрична ее плотность впереди движущегося иона меньше, чем позади. Релаксационный эффект исчезает при такой частоте переменного поля, когда взаимные смещения иона и ионной атмосферы малы и ионная атмосфера практически симметрична. Исчезновение релаксационного эффекта называют дисперсией электропроводности. [c.94]

Наконец, особые свойства растворов сильных электролитон могут быть объяснены, исходя из представления об межион-ном взаимодействии, в результате которого вокруг каждого отдельного иона в растворе образуется ионное облако из противоположно заряженных ионов — ионная атмосфера. Это представление лежит в основе теории сильных электролитов. [c.286]

Такой путь нахождения величины А пригоден только для очень разбавленных растворов, для которых можно принять, что ион является точкой по сравнению с ионной атмосферой. (В дальнейшем будет уточнен вывод для ионов, имеющих конечные радиусы.) При этом сама численная величина / не имеет значения. Речь идет о соотношенгхях в системе центральный ион — ионная атмосфера. Играет роль не значение радиуса иона, а соотношениг-между ионным радиусом и длиной ионной атмосферы. Если ионная атмос фера велика и ионный радиус также велик, но мал по сравнению с ионной атмосферой, то можно сделать предположение, что ион является точкой. Если ионная атмосфера не велика, а ионный радиус имеет конечные размеры, этого предположения делать нельзя. [c.76]

Все сказанное выше о сольватации ионов относится к очень разбавленным растворам. При переходе к растворам средних и высоких концентраций картина взаимодействий значительно усложняется. Здесь на взаимодействие ионов в растворителем накладывается их взаимодействие друг с другом. При небольших концентрациях электролита оно проявляется в образовании около ионов ионных атмосфер из ионов противоположного знака. В более концентрированных растворах образуются ассоциаты из сольватированных ионов — ионные пары, тройники и др. Наконец, в очень концентрированных растворах растворителя не хватает для формирования сольватных оболочек и ионы десольватированы. В связи с этим К. П. Мищенко и А. М. Сухотиным в 1953 г. было введено понятие о границе полной сольватации — той концентрации раствора, когда растворителя еще достаточно для образования первых сольватных сфер. Переход через границу полной сольватации ведет к резкому изменению многих свойств растворов. [c.285]

Ионная атмосфера вокруг разряженного иона, как и любая область раствора, будет электронейтральной, т. е. в ней будет присутствовать одинаковое количество положительных и отрицательных зарядов. Но как только начнем заряжать ион, так он начнет притягивать к себе находящиеся в ионной атмосфере ионы противоположного знака и отталкивать одноименно заряженные ионы. Иными словами, иоиы иротивоиоложиого заряда будут втягиваться в ионную атмосферу, а одноименно заряженные — выталкиваться из нее. Первоначально в точке, где находится заряжаемый ион, потенциал электрического поля, создаваемого ионами ионной атмосферы, был равен нулю, так как вблизи этой точки находились в среднем на одинаковом расстоянии ионы обоих знаков. Однако по [c.234]

В растворе сильного электролита картина взаимодействия между частицами и между электрическими полями ионов необычайно сложна. Поэтому расчеты свойств раствора можно произвести, лишь вводя ряд упрощений. В частности, в теории растворов сильных электролитов, развитой Дебаем и Гюккелем (1923), исходят из того, что взаимодействие каждого иона с соседними заменяется взаимодействие одного- (центрального) иона с окружающими ионами другого знака (противотнами). Скопление около центрального иона ионов противоположного знака обусловлено электростатиче- скими силами притяжения и приводит к обра- - зованию так называемой ионной атмосферы (рис. 73). С помощью законов электростатики можно вывести уравнение изменения электри-ческого потенциала в пределах ионной атмо-сферы и связать его с активностью электро-лита. Таким путем была получена формула (XVI.2). Плотность ионной атмосферы, ее ра- Рис. 73. Образование диус, скорость возникновения и разрушения ионной атмосферы вок- [c.221]

Уравнение для электрического потенциала системы ион — ионная атмосфера позволяет поставить и решить следующую задачу какая часть заряда ионной атмосферы заключена в шаре, имеющем центром центральный ион, если радиус шара выражать числом дебаевских длин Ниже приведены доли заряда ионной атмосферы, заключенного в объеме, охватываемом сферами перечисленных радиусов, рассчитанных при услови что 1/и > а [c.457]

Перед тем как использовать эти результаты, необходимо выяснить. имеет лн выражение для расстояния экранирования, или де-баевского расстояния, Го. правдоподобные свойства. Витно, что оно увеличивается с увеличением температуры. Это понятно, так как тепловое движение разрушает иониую атмосферу и, следовательно, ослабляет ее экранирующий эффект. Дебаевское расстояние увеличивается с увеличением диэлектрической проницаемости. Это согласуется с уменьшением ион-ионного взаимодействия, происходящим при увеличении Кт . центральный нон не в состоянии увлекать за собой атмосферу, если Кт велика. Дебаевское рассто-яиие уменьшается с увеличением концентрации ионов. За концентрационную зависимость отвечает ионная сила /, которая возрастает с ростом концентрацин. Например, в случае (1,1)-электролита (для которого 2+= п 12-1 = 1) ноннзя сила /=- (т-- 1п ) = [c.356]

Ионы в атмосфере Земли и Солнца. В разных слоях земной атмосферы ионизация обусловлена действием источников разной мощности в приземном слое-это излучение радиоактивных изотопов земной коры, в тропосфере и нижней стратосфере (0-25 км)-космич. лучи, в ионосфере (65-600 км)-коротковолновое УФ излучение Солнца. Наиб, вклад в ионизацию земной атмосферы вносит поток УФ излучения с длинами волн короче 103 нм, к-рый поглощается на высотах 100-300 км, ионизируя в осн. О, N2, Ог- На высоте 300 км абс. максимум дневной концентрации заряженных частиц (гл. обр. 0+ и е) составляет 10 см . Концентрация электронов здесь зависит от скорости ионно-молекулярных р-ций, превращающих атомарные ионы О , практически иерекомбини-рующие, в быстро рекомбинирующие молекулярные ионы [c.270]

Согласно теории каждый ион в растворе рассматривается в качестве центрального иона, окруженного ионной атмосферой, имеющей шаровую симметрию и состоящей из ионов с различным знаком заряда, причем суммарный заряд ионов ионной атмосферы равен но значению и иротиво-ноложен но знаку заряду центрального иона. [c.13]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология