Заряд ионов в растворе, измерение

Причиной электрофореза, как и других электрокинетических явлений, служит наличие двойного ионного слоя (ДИС) на поверхности раздела фаз. При положительно заряженной дисперсной фазе коллоидные частицы вместе с адсорбированными на них положительными потенциалопределяющими ионами движутся к катоду, отрицательно заряженные противоионы диффузного слоя —к аноду. В случае отрицательного заряда частиц движение происходит в обратных направлениях. Дисперсная фаза смещается относительно дисперсионной среды по поверхности скольжения. Поэтому, измерив скорость электрофореза, находят потенциал коллоидной частицы, т. е. электрокинетический или (дзета) потенциал. Величина -потенциала характеризует агрегативную устойчивость золя и зависит от толщины диффузного слоя, концентрации и заряда противоионов. Скорость электрофореза определяют методом подвижной границы — наблюдают за передвижением границы между окрашенным коллоидным раствором и бесцветной контактной жидкостью. Наилучшей контактной жидкостью является ультрафильтрат самого золя. Для приближенных измерений используют воду. Сущность метода состоит в определении времени, за которое граница окрашенного золя переместит- [c.205]

В разбавленных растворах сильных электролитов и ионов в небольшой степени могут образоваться также свободные комплексы, незаряженные или с незначительным зарядом. В растворах истинных электролитов это ионные пары, удерживаемые в основном электростатическим притяжением, тогда как в растворах потенциальных электролитов— ионные пары и ковалентные молекулы или только последние. Образование ионных пар или ковалентных молекул сопровождается сокращением числа носителей заряда и закон действующих масс справедлив для обоих процессов. Поэтому они одинаково влияют на зависимость проводимости от концентрации электролита. Следовательно, по измерениям зависимости проводимости от концентрации невозможно определить, каким явлением —образованием ковалентных молекул или ионных пар — обусловлено снижение в электролите числа возможных носителей заряда. Трудно ответить на этот вопрос и при помощи методов, основанных на других свойствах растворов (например, осмотических и (потенцио-.метрических параметрах),, которые также зависят от общего электростатического взаимодействия ионов. Однако в ряде случаев два типа ионной ассоциации можно различить путем измерения оптических параметров, поскольку ковалентные связи заметно изменяют оптические свойства растворов. [c.347]

Рис. 8. Поверхностные избытки анионов на ртути в 0,1 н. водных растворах при 25°С. Поверхностный избыток выражен в единицах электрического заряда, - валентность иона, потенциал измерен относительно нормального каломельного электрода [15].

Если обменивающиеся ионы имеют одинаковые заряды, то размерность коэффициента селективности не зависит от единиц измерения концентрации в растворе и в ионите, тогда как при различных значениях зарядов ионов численное значение коэффициента селективности зависит от единиц измерения концентрации. [c.103]

Капли ртути, на которые разбивается струя, уносят электростатические заряды из пространства между,этой струей и раствором, текущим по внутренним стенкам цилиндра. Поэтому Агр = О и, как следует из сопоставления уравнений (20.7) и (20.10), ф = Ур. Зная Ур и по уравнению (20.4) можно рассчитать реальную энергию сольватации иона Такие измерения были впервые выполнены Э. Ланге, а позже Дж. Рэндлсом. [c.100]

Из приведенных уравнений следует, что равновесное отношение концентраций илй активностей ионов в твердой фазе является линейной функцией соответствующего отношения в жидкой фазе, разумеется, с учетом величины зарядов ионов. Если эту зависимость изображать графически (рис. 22) и по оси абсцисс откладывать равновесные отношения в растворе, а по оси ординат — равновесные отношения в твердой фазе, то можно получить изотермы ионного обмена (если равновесие достигнуто и измерения произведены при постоянной температуре). Прямолинейность изотермы указывает на соблюдение закона действия масс, если же изотерма представляет собой кривую, это означает, что имеются отклонения от этого закона. Для разбавленных растворов обычно имеет место удовлетворительное выполнение закона действия масс. [c.65]

При погружении металла в раствор соли этого же металла возможен переход его в виде ионов с поверхности в раствор или, наоборот, переход ионов металла, находящихся в растворе, на поверхность металла. На границе раздела фаз металл — раствор электролита также протекают электрохимические реакции (обмен ионов), в результате которых поверхность электрода приобретает заряд. Знак заряда зависит от того, какой из указанных процессов происходит преимущественно. Ионы раствора имеют заряд, по знаку противоположный заряду металла. Практически бывает так, что одни металлы, более активные, обычно заряжаются в растворе своих солей отрицательно, другие, менее активные, т. е. обладающие малой способностью посылать свои ионы в раствор (например, платина, серебро, золото и другие)положительно по отношению к раствору. Заряд иона относительно велик и поэтому при переходе даже очень малого числа ионов (порядка Ю —10- ° г) между металлом и раствором при равновесии возникает значительная, поддающаяся измерению, разность потенциалов. [c.14]

В этом выра кении — расстояние между адсорбированным ионом и противоионом в точке их соприкосновения, т. е. когда они оба находятся на поверхности частички в состоянии, равноценном недиссоциированному — среднее расстояние до противоиона в растворе, измеренное от соответствующего заряда на поверхности, 5 — — среднее расстояние, проходимое противоионом, удаляющимся от поверхности, которое может быть названо расстоянием удаления . Подразумевается, что во внешнем растворе, кроме противоионов, других ионов нет, т. е. что в данном случае все ионы хлора адсорбированы на поверхности золота. [c.138]

Методы изучения ионного двойного слоя и явлений адсорбции детально описаны в гл. 2. Поэтому здесь мы ограничимся расчетом удельной поверхности электродов по измерениям емкости двойного слоя. Электрическая емкость границы раздела электрод - электролит представляет собой меру перераспределения зарядов при сдвиге разности потенциалов между этими фазами. Простейшая модель двойного слоя, предложенная Гельмгольцем, представляет собой плоский конденсатор, причем предполагается, что заряд металла расположен на его поверхности. Несмотря на то что распределение зарядов в растворе более сложно и обладает некоторой протяженностью, ионный слой повторяет контуры твердого электрода. Следовательно, емкость можно рассматривать как меру межфазной поверхности раздела. Однако следует помнить, что распределение заряда зависит от состава и концентрации электролита, от присутствия адсорбирующихся частиц и от состояния заряда двойного слоя. [c.386]

В данном обзоре нет возможности рассмотреть все имеющиеся данные по рентгеновским измерениям в ионных растворах. Основное внимание здесь уделяется более новым и полным данным, иллюстрирующим зависимость процесса гидратации от заряда, размера и концентрации иона, а также от исходной структуры растворителя. [c.256]

Интерпретация диэлектрических измерений еще более затруднена для водных и частично водных ионных растворов. Электрическое поле вокруг иона вызывает диэлектрическое насыщение в молекулах воды, которые приближаются к эффективному заряду ближе 4 А. Поэтому измеренная диэлектрическая константа уменьшается с увеличением концентрации электролита. Для разбавленных растворов, содержащих ионную форму 5г , диэлектрическая константа может быть представлена следующим образом [c.382]

На основании данных по инфракрасным спектрам растворов электролитов, полученных при исследовании изменений структуры воды, обусловленных растворенными веществами, показано, что растворенные ионы вызывают изменения в спектрах, аналогичные изменениям при образовании водородных связей [66, 67]. Поскольку на полосы поглощения света влияет взаимодействие между растворенным веществом и растворителем, при помощи соответствующих предположений (см. разд. 5.2.4.5) можно вычислить числа гидратации ионов. В завиоимости от размера и плотности поверхностного заряда ионов молекулы оказывают на спектры два вида воздействий. Небольшие ионы или ионы с высокой плотностью заряда (например, Ь1+, Р , М 2+, Ьа +) сильно ориентируют вокруг себя молекулы воды, разрывая некоторые водородные связи, т. е. они разрыхляют структуру воды и затрудняют образование ионных пар. Крупные ионы с невысокой плотностью заряда (например, Сб+, органические ионы) повышают число водородных связей, т. е. они упрочняют структуру воды и про-мотируют образование ионных пар. Различие в выводах, полученных по данным спектроскопических и других методов измерений, можно объяснить тем, что последние отражают как межионные взаимодействия, так и влияние ионов на молекулы растворителя, тогда как инфракрасные спектры от ражают лишь взаимодействие ион — растворитель. [c.91]

Облегчает задачу теории то, что дальние электростатические ионные взаимодействия в растворах зависят только от заряда ионов и не зависят от их природы. Предполагая, что ионы являются точечными зарядами в непрерывной среде с диэлектрической постоянной, такой как у воды, Дебай и Хюккель получили теоретическое выражение для коэффициента активности иона в разбавленных растворах [см. раздел XII. 2, уравнение (5)]. Для растворов электролитов многочисленные измерения были выполнены не только в воде, но и в других растворителях с иными диэлектрическими постоянными и при различных- температурах, В каждом случае соотношение Дебая — Хюккеля выполняется, когда раствор достаточно разбавлен. Дальние взаимодействия являются в основном электростатическим притяжением противоположно заряженных ионов и, следовательно, в разбавленных растворах активность иона меньше, чем его концентрация. [c.365]

Весьма широко применяют в радиохимии электрохимические методы выделение радиоэлементов электролизом или вытеснением менее благородными металлами, а также исследования с помощью переноса радиоэлементов электрическим током. С привлечением этих методов оказалось возможным получать чистые радиоэлементы в виде равномерного тонкого слоя, что весьма важно для радиометрических измерений. Электрохимические методы позволяют изучать состояние радиоэлементов в растворе, валентность элемента, знак и величину заряда иона. [c.7]

Как видно из рис. 1, количество урана, адсорбированного гидратом окиси железа в аммиачной среде в отсутствие иона С0 -, меняется с изменением концентрации водородных ионов в растворе. Измерение адсорбционной способности гидроокиси железа по отношению к урану следует объяснить различной формой состояния урана в растворе и перезарядкой гидрата окиси железа при изменении pH раствора. Это положение подтверждается данными по электрофоретическому определению знака заряда частиц гидроокиси железа и частиц урана. Изучение показало, что соосаждение микроколичеств урана 10 —/г>10 г) с гидроокисью железа происходит путем адсорбционного захвата 10]. [c.266]

Рассмотрим теперь электрод, находящийся в растворе, настолько разбавленном, что двойной слой имеет ясно выраженное диффузное строение. Очевидно, что емкость диффузного слоя не может определяться расстоянием б о, равным радиусу сольватированных ионов. Однако можно говорить о некотором расстоянии й между обкладками двойного слоя, которое, при данной величине плотности заряда Е, обеспечит измеренную величину емкости С. Это расстояние й может быть названо эффективной толщиной двойного слоя. Если диффузность двойного слоя увеличивается, т. е. если растет толщина размытой части его К, то должна увеличиваться и величина й, а вместе с тем падать и емкость. Этот простой вывод, сделанный нами только качественно, доступен экспериментальной проверке, если осуществить измерение емкости электрода. [c.365]

Наличие ионных атмосфер препятствует выходу ионов из раствора, вследствие чего уменьшается осмотическое давление. Именно поэтому измеренное осмотическое давление (я) меньше того (я), которое раствор имел бы, если бы частицы растворенного вещества не имели зарядов. Уменьшение осмотического давления характеризуется осмотическим коэффициентом [c.389]

Исследования высокочастотной С-ячейки, описанные в работах [1,2, 63, 64], показали, что при точных измерениях параметров растворов необходимо учитывать параметры двойного слоя, возникающего на границе диэлектрик— раствор. Этот двойной слой моделируется сопротивлением / з и емкостью Сз, соединенными параллельно, как показано на рис. II. 3, е. Емкость Сз появляется вследствие адсорбции ионов раствора на поверхности диэлектрика (стенки сосуда ячейки) и состоит из трех областей пространственного заряда в диэлектрике, плотной ионной обкладки и области пространственного заряда в растворе (диффузный слой). Сопротивление / з,эквивалентно утечке емкости Сз и обратно пропорционально количеству ионов, проскакивающих через двойной слой при протекании тока через ячейку. Чем больше диэлектрическая проницаемость ц эффективная [c.38]

Вторым методом, используемым для изучения комплексных ионов, является измерение молярной электропроводности соли. В случае простых солей и комплексных солей с ионами известного состава эта величина зависит главным образом от валентности СОЛИ она увеличивается с возрастанием заряда ионов. В свою очередь электропроводность может быть использована для определения валентности соли, что может оказаться достаточным для определения формулы комплексного иона или, по крайней мере, для того, чтобы ближе подойти к ее уяснению . Для определения числа присутствующих в растворе ионов можно воспользоваться также и другими методами, например понижением температуры замерзания растворов, и получить таким путем сведения о составе комплексного иона. [c.288]

Следует отметить, что невозможно измерить разность потенциалов в плотной части двойного слоя Дфз- Если поддерживать ионную силу раствора, а тем самым падение потенциала в диффузионном слое постоянным, то изменение потенциала электрода оказывается равным изменению потенциала в плотной части двойного слоя. Влияние такого изменения потенциала на скорость реакции уже можно измерить. То, что было верно для недоступного измерению скачка потенциала в двойном слое, оказывается справедливым н для измеренной разности потенциалов в одной области ускоряется, например, катодная реакция, в то время, как в другой замедляется обратная анодная реакция. Это происходит потому, что изменения разности потенциалов относятся ко всему двойному слою, в то время как переходное состояние локализовано в пределах его плотной части. Ранее полагали, что переходное состояние симметрично относительно начального н конечного положений на координате реакции (а= к). Для анодного тока перехода заряда [c.340]

Итак, метод измерения дифференциальной емкости позволяет определять п. н. 3., находить зависимость заряда поверхности от потенциала, а также рассчитывать величины адсорбции органического вещества и специфической адсорбции ионов в растворах с постоянной ионной силой. Метод применим как к жидким, так и к твердым электродам и является чрезвычайно чувствительным к любым изменениям в строении двойного электрического слоя. Последнее обстоятельство предъявляет очень высокие требования к чистоте исследуемых этим методом металлов и растворов. Существенным препятствием для использования метода измерения емкости является возможность протекания электрохимических реакций на границе электрод — раствор. [c.60]

Для ионных растворов, вообще говоря, следовало бы добавить член, учитывающий перенос ионов в электрическом поле ток миграции). В зависимости от знака заряда иона ток [< (или () увеличивается или уменьшается. Однако, как правило, измерения проводят при значительном избытке постороннего, хорошо проводящего электролита (основного электролита). В этом случае перенос потелциалопределяющих ионов в результате миграции становится пренебрежимо малым, и можно пользоваться уравнениями для диффузионного тока. [c.337]

Патрик и Литтлер заключили [7] , что абсолютный потенциал водородного электрода составляет примерно 0,47 в. Их измерения были основаны на следующих соображениях. Когда металлическое серебро погружено в раствор, содержащий ионы серебра в количестве, превышающем определенную критическую концентрацию, эти ионы переходят из раствора на металл до тех пор, пока аккумуляция положительного заряда на металле и отрицательного заряда в растворе не прекратит дальнейший перенос. Этот двойной слой может быть образован как катионами, так и анионами. В растворе ионов хлора серебро приобретает отрицательный заряд. Таким образом, можно выбрать концентрации, где нет переноса заряда, т. е. где металл и раствор имеют одинаковый потенциал . [c.14]

К сожалению, ни тн, ни /йну1 в исследуемых смесях с переменной ионной силой не могут быть получены прямо по э. д. с. элемента типа (II.8). Возможно, однако, получить значения, которые приближаются к Си или тн, путем измерения э. д. с. других подобных элементов. Хичкок [27] обсудил предложение Скечарда о том, что концентрация ионов водорода будет определена измерением э. д. с. элемента, обратимого по отношению не только к иону водорода, но и к другому одновалентному катиону. Определение основывается на приблизительной эквивалентности коэффициентов активности двух ионов одинакового заряда в растворах умеренной концентрации. [c.35]

Если в соответствии с мнением Косселя, Фаянса и других принять, что химические силы между ионами металла, молекулами аммиака и воды обусловлены лишь электрическим притяжением между электрическими зарядами иона металла и постоянными я индуцированными диполями молекул, то можно объяснить многое в образовании и устойчивости амминов. Следует отметить только два интересных момента. Известно, что постоянный дипольный момент воды несколько больше постоянного дипольного момента аммиака , но зато аммиак больше поляризуется, о чем свидетельствуют рефрактометрические измерения и, вероятно, поэтому молекулы аммиака обычно связаны с ионами металла сильнее, чем молекулы воды. Различие в поляризуемости проявляется меньше в случае больших ионов щелочных и щелочноземельных металлов с электронной оболочкой инертного газа. Этим объясняется то, что в водных растворах этих ионов не образуются аммины (исключение составляют только очень концентрированные растворы). Этого не наблюдается в случае ионов металлов побочных групп, которые вследствие своей электронной конфигурации имеют значительно большую энергию поляризации и где соответственно происходит значительное образование амминов даже при малых концентрациях (если только радиус не очень велик и мал заряд). [c.76]

Результаты измерений активности позволяют судить о направлении движения радиоактивного элемента в электрическом поле, а следовательно, и о знаке заряда иона в растворе данного состава. Это заключеиле можно проверить повторением опыта при перемене полюсов. В табл. 4-3 приведены данные, полученные описанным методом для полония в растворах электролита различного состава. [c.151]

Интерпретация ионного ряда Гофмейстера. Лиотропный ряд Гофмейстера известен в коллоидной химии для электролитов. Изменение свойств водных растворов электролитов в этом ряду не соответствует изменению заряда ионов, но, по мнению автора этой статьи [8—12, 24—27], отражает структурныэ различия воды вблизи ионизованных частиц. В первом приближении можно считать, что добавление соли в водную систему приводит к такому же изменению спектров воды в области обертонов, как и при воздействии температуры. В этой связи представляют интерес количественные измерения структурной температуры, Гетр [28], т. е. такой температуры, которую имела бы чистая вода, характеризующаяся таким же коэффициентом экстинции в области поглощения свободных или слабосвязанных ОН-групп. [c.54]

Для изучения заряда ионных форм радиоэлемента наиболее простыми являются методы Стрикленда и Трофимова, так как они основаны на измерении радиоактивности равновесного с ионитом раствора. Метод Сэлмана, основанный на измерении радиоактивности твердой фазы ионита, является громоздким и неудобным для практического применения. Кроме того, не всегда состав соединений, поглощаемых ионитом, отвечает составу исходного раствора и это обстоятельство требует весьма осторожного отношения к результатам работ но методу Сэлмана. [c.594]

Нефф [158], исходя из допущения, что активность отдельных ионов aJ (например, измеренная ион-селективным электродом) является лучшей мерой числа свободных ионов, действующих как точечные заряды в растворе электролита, чем ионная концентрация, модифицировал уравнение Дебая-Хюккеля для коэффицйентов активности отдельных ионов следующим образом [c.32]

Частицы на поверхности твердых тел, подобно молекулам жидкости в поверхностном слое, имеют неуравновешенную часть силового пйля, направленную в сторону другой фазы, например, жидкости. Твердые тела поэтому, подобно жидкостям, обладают некоторьш запасом свободной поверхностной энергии и стремятся уменьшить величину энергии за счет адсорбции веществ, понижающих поверхностное (межфазное) нятяжение. Однако для твердых фаз неизвестны способы непосредственного измерения поверхностного натяжения, что препятствует применению к ним основного термодинамического уравнения Гиббса, имеющего универсальное значение. Обычные твердые адсорбенты — глины, уголь, силикагель, иониты — представляют собой пористые тела или мелко раздробленные порошки. Эти адсорбенты пронизаны очень большим числом капилляров и трещин и поэтому определить их удельную поверхность трудно. Величину адсорбции измеряют поэтому по разности концентраций адсорбированного вещества в растворе до и после адсорбции и адсорбцию выражают числом молей адсорбированного вещества не на единицу поверхности, а на единицу массы адсорбента. Адсорбция на твердом теле может происходить за счет неспецифических Вандерваальсовых сил или электрических зарядов ионов или диполей, а также за счет образования ковалентных связей. Четкую границу между двумя этими видами адсорбции, физической и химической (хемосорбцией) провести трудно. При адсорбции из растворов приходится учитывать взаимодействие адсорбента не только о растворенным веществом, но и с растворителем. [c.235]

Пример 1. Строение комплексного иона. В растворе комплексной соли состава Со(НОз)2 4ННз-С1 аналитическими методами не обнаружены ионы кобальта, (ЫОз) и аммиак. Хлор, содержащийся в этой соли, образу-ет осадок хлорида серебра при взаимодействии раствора комплексной соли с нитратом серебра, АдЫОз. Измерение электропроводности раствора показывает, что молекула соли распадается на два иона. Определите координационное строение молекулы данной соли. Определите заряд иона-комплексообразо-вателя, напишите реакцию комплексной соли с нитратом серебра в молекулярном и ионном виде. [c.34]

Таким образом, диффузионное неренапряжение определяется в первую очередь предельной плотностью тока щ1) пли величиной константы /Сд, Предельная плотность тока по теории Нернста — Бруннера, как это следует из ург.внения (15.28), зависит прежде всего от коэффициента диффузии соответствующих частиц , их заряда 2 , начальной концентрации Сг° (или, что то же самое, концентрации за пределами диффузионного слоя) и толщины диффузионного слоя б. Числа переноса данного внда ионов ii, как ул< е отмечалось, могут быть сделаны равными нулю кроме того, миграция вообще отсутствует в случае незаряженных частиц. Коэффициент диффузии можно либо рассчитать, либо заимствовать из экспериментальных данных определение начальной концентрации С также не представляет затруднений. Наименее определенной величиной является толщина диффузионного слоя, которая не может быть рассчитана в рамках теории Нернста—Бруннера. Ее определяют экспериментально, чаще всего из измерения предельной илотности тока. Опытные данные показывают, что б весьма мало зависит от состава раствора, но замс но меняется при изменении режима движения электролита. Эту зависимость можно передать эмпирической формулой [c.310]

Электродный потенциал - один из основных электрохимичесз-ких параметров, измерение которого составляет суть метода потенциометрии, - был предметом многочисленных исследований. Впервые в 1889 г. В. Нернст вывел термодинамическую зависимость э.д.с. от концентрации ионов в растворе. В настоящее время под термином "электродный потенциал" понимают э.д.с. электрохимической цепи ( ), составленной из стандартного водородного электрода и электрода, представляющего любую другую окислительно-восстановительную полуреакцию. Таким образом, данная формулировка включает два основных типа электродов электроды, функционирующие на основе а) электронного и б) электронно-ионного равновесия, иными словами, электроды, обладающие электронной и смешанной (электронноионной) проводимостью. Однако необходимо принять также во внимание третий тип, а именно электроды, перенос зарядов в которых осуществляется за счет ионов, т.е. электроды с ионной проводимостью. По этому принципу функционируют так называемые мембранные электроды, которые рассматриваются в разделе "Ионометрия". [c.20]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология