Ионная атмосфера плотность заряда

Поскольку отклонение от законов идеальных растворов происходит в рассматриваемом случае в результате взаимодействия с ионной атмосферой, масштаб отклонения должен определяться плотностью заряда в ионной атмосфере. Плотность заряда зависит от того, сколько ионов находится в единице объема раствора, т. е. от их концентрации, и от того, какой заряд несут эти ионы. Оба эти фактора учитываются величиной, называемой ионной силой раствора [c.235]

Важнейшие пара.метры ионной атмосферы — плотность зарядов Qv и электростатический потенциал в разных точках. Для каждого из этих параметров подразумевают усредненное во времени значение. Эти значения зависят только от расстояния г от центрального иона, но не от пространственного направления. Для такой системы удобно использовать полярную (сферическую) систему координат с центром в месте нахождения центрального иона тогда каждую точку можно охарактеризовать одной-единственной координатой г. Свойства окружающего пространства описывают распределением плотности объемного заряда ионной атмосферы Qv r), электростатического потенциала (г) и других параметров. [c.191]

Позади же иона, наоборот, плотность заряда несколько повышена, так как здесь ионная атмосфера еще полностью не распалась. Вызываемое в результате этих явлений торможение иона носит название релаксационного торможения (рис. 36). [c.127]

Плотность определяется разностью между числом положительных п+ и отрицательных п ионов в ионной атмосфере и зарядом ионов [c.72]

По теории Дебая и Гюккеля [3] ион окружен ионной атмосферой, несущей заряд, равный заряду центрального иона, но противоположный по знаку. Размер ионной атмосферы увеличивается с разбавлением раствора, а плотность заряда уменьшается. В бесконечно разбавленном растворе ионы настолько удалены друг от друга, что ионная атмосфера не образуется. Прн этих условиях эквивалентная электропроводность ионов — наибольшая и постоянная. [c.14]

ИОНОВ в двойном слое в действительности невозможно, так как помимо электростатических сил, возникающих между металлом и ионами, на последние должны действовать также силы теплового молекулярного движения. При наложении этих двух сил ионы в растворе должны распределяться относительно поверхности металла диффузно —с убывающей при удалении от иее объемной плотностью заряда, подобно тому, ка < меняется с высотой плотность воздушной атмосферы. При таком строении двойного электрического слоя для выражения связи между потенциалом и плотностью заряда уже нельзя пользоваться формулой плоского конденсатора. [c.264]

Величину удельного поверхностного заряда со стороны раствора находят так же, как плотность заряда ионной атмосферы при вычислении коэффициента активности ионов по первому приближению теории Дебая и Гюккеля. В обоих случаях отправными уравнениями служат уравнения Больцмана и Пуассона. При определении достаточно использовать лишь одну координату — расстояние от поверхности электрода в глубь раствора. Уравиение Пуассона (3.30) в этом частном случае упрощается до [c.264]

Как видно из уравнения (XVI, 33), величина х является функцией состава раствора, его диэлектрической проницаемости и температуры. Эта величина характеризует изменение плотности ионной атмосферы р вокруг центрального иона с увеличением расстояния г от этого иона. Величина 1/и имеет размерность длины. Чем меньше величина х, тем медленнее плотность зарядов р в ионной атмосфере изменяется с увеличением г. [c.408]

Упрощающие допущения заключаются прежде всего в том, что в теории не отражаются процессы сольватации ионов. Вместо взаимодействия отдельных ионов рассматривается взаимодействие иона с окружающей его ионной атмосферой и определяется, как изменяется плотность заряда в ионной атмосфере с изменением расстояния от центрального иона. Расчет основывается на применении закона статистического распределения ионов в силовом поле, создаваемом центральным ионом. При этом для вычисления потенциала вместо зарядов отдельных ионов, составляющих ионную атмосферу, рассматривается соответствующее ей непрерывное электрическое поле. Плотность заряда в различных точках поля принимается пропорциональной избыточной концентрации ионов данного вида. Такая замена отдельных зарядов непрерывным полем дает возможность использовать более простые законы электростатики непрерывных сред, но искажает результат. [c.393]

При двин<ении любого иона нарушается сферическая симметрия его ионной атмосферы. Рассеивание существующей и образование новой атмосферы вокруг движущегося иона происходит не мгновенно, для восстановления ее требуется некоторое время, так называемое время релаксации. В результате при движении иона впереди него ионная атмосфера не успевает сформироваться, а позади не успевает полностью разрушиться, в связи с чем плотность противоположного заряда впереди движущегося иона несколько понижена, а позади — повышена. Некоторый избыток противоположных зарядов позади иона вызывает так называемое релаксационное торможение. [c.186]

С другой стороны, ионная атмосфера по мере движения иона рассеивается и возникает в новом месте не мгновенно. Поскольку при движении иона в электрическом поле ионная атмосфера не успевает еще полностью сформироваться, плотность заряда здесь будет несколько меньше. [c.127]

Теоретические расчеты коэффициентов активности основаны на представлениях, которые раскрывают природу сил, вызывающих отклонение свойств реальных растворов от свойств идеальных. Для расчета коэффициентов активности ионов используется теория Дебая —Хюккеля. По этой теории ион в растворе рассматривается как заряженная частица, окруженная ионной атмосферой преимущественно из противоположно заряженных ионов, а взаимодействие иона с ионной атмосферой имеет электростатический (кулоновский) характер. Коэффициенты активности зависят от заряда иона и параметров ионной атмосферы ее размеров и плотности. Параметры ионной атмосферы определяются ионной силой раствора /, вычисляемой как полусумма произведений концентрации всех ионов в растворе на квадрат их заряда 2 [c.24]

Сопоставление выражений для потенциала ф (Х1У.157) и (XIV. 168) дает следующее уравнение для плотности заряда ионной атмосферы на расстоянии г от ее центра [c.405]

Вывод основного уравнения. Дискретные заряды ионов внутри ионной атмосферы Дебай и Хюккель заменили непрерывным полем ионной атмосферы и рассматривали взаимодействие иона с ионной атмосферой как кулоновское. Средняя плотность заряда р в какой-то точке связана со средней величиной потенциала 1 ) в этой точке уравнением Пуассона [c.440]

Существование конечного времени релаксации означает, что ионная атмосфера, окружающая движущийся ион, несимметрична и плотность заряда позади иона больше, чем перед ним. Таким образом, позади движущегося под действием поля иона имеется избыточный заряд противоположного знака. В результате центральный ион испытывает эффект торможения, который получил название релаксационного эффекта. [c.194]

Основой современных теорий растворов электролитов является теория П. Дебая и Э. Гюккеля (1923 г.). Авторы исходили из того, что электролиты в растворе полностью диссоциированы, растворитель представляет собой непрерывную среду с диэлектрической проницаемостью е, и все отклонения активности от концентрации обусловлены только кулоновскими взаимодействиями между ионами. Они ввели представление об ионной атмосфере. Причем вследствие теплового движения ионов и связанного с ним некоторого размазывания зарядов они рассматривали ионную атмосферу как систему с непрерывно уменьшающейся по мере удаления от центрального иона плотностью заряда. [c.170]

Тепловое движение ионов в ионной атмосфере приводит к тому, что дискретные заряды этих ионов как бы размазываются. В результате этого ионную атмосферу, состоящую из отдельных ионов, в среднем за некоторый промежуток времени можно моделировать облаком размазанного заряда, плотность которого р уменьшается по мере удаления от центрального иона (рис. 8, б). Общий заряд ионной атмосферы из-за электронейтральности должен быть по абсолютной величине равен заряду центрального иона е и противоположен ему по знаку. Уравнение Пуассона, которое в сферической системе координат имеет вид [c.34]

При выполнении расчетов П. Дебай и Э. Гюккель сделали упрощающие допущения 1) взаимодействие отдельных ионов между собой было заменено более простым их взаимодействием с ионными атмосферами 2) дискретные заряды внутри ионных атмосфер были заменены непрерывным полем, плотность заряда которого в каждой точке (точнее, в элементе объема) пропорциональна избыточной концентрации ионов, заряженных противоположно заряду центрального иона 3) центральный ион рассматривался как точечный заряд. [c.164]

В растворах электролитов этот порядок может быть описан как наличие ионных атмосфер вокруг каждого иона. На расстоянии г от центра каждого иона осуществляется некоторая (средняя по времени) плотность электрического заряда р (г). [c.249]

Плотность ионной атмосферы различна. Наибольший избыток отрицательных зарядов находится вблизи иона. По мере удаления от центрального иона плотность избыточного заряда становится все меньшей и меньшей, и на некотором расстоянии от иона количество отрицательных и положительных зарядов становится одинаковым на этом и заканчивается ионная атмосфера. Следовательно, ионная атмосфера имеет некоторые конечные размеры она характеризуется определенной длиной и плотностью. Чем разбавленнее раствор, тем ионная атмосфера менее плотна и занимает больший объем. Чем концентрированнее раствор, тем плотность ионной атмосферы становится [c.70]

Вывод уравнения Дебая — Хюккеля основан на сравнении иона, окруженного ионной атмосферой, с шаровым конденсатором. Предполагается, что к распределению заряда а вокруг иона приложимо уравнение Пуассона, связывающее плотность заряда с потенциалом [c.71]

Одним из первых и наиболее удачных приближений для расчета потенциала взаимодействия ионов в растворе стала теория Дебая — Хюккеля. Она предполагает, что каждый ион в растворе окружен ионной атмосферой противоположного знака. Плотность заряда ионной атмосферы уменьщается по мере удаления от иона, причем общий заряд атмосферы равен величине заряда иона, но противоположен по знаку. Эта теория исходя из учета взаимодействия иона с окружающей его ионной атмосферой позволила установить количественную связь между радиусом атмосферы и концентрацией электролита. Вместе с тем теория имеет ряд допущений и применима лишь к разбавленным растворам. В этой [c.233]

В связи с указанным элементарный объем ионной атмосферы может быть охарактеризован некоторой плотностью заряда р (количество заряда, приходящееся на единицу объема) и некоторым потенциалом г] . Очевидно, что чем больше расстояние г от центрального иона до выбранного элементарного объема тем меньше будет в этом объеме плотность заряда, так как сила электростатического взаимодействия убывает обратно пропорционально квадрату расстояния (закон Кулона). Зависимость р = /(г) графически представлена на рис. 28. [c.103]

Введение понятия ионная атмосфера , предложенного впервые Дебаем и Хюккелем, позволило значительно упростить все расчеты, связанные с процессами, протекающими в растворах сильных электролитов. Вместо практически недоступного расчета энергии взаимодействия отдельных ионов все основные параметры раствора выражают как функцию суммарного взаимодействия входящих в его состав ионов с их ионными атмосферами. Энергия этого взаимодействия зависит от плотности заряда ионной атмосферы и ее среднего радиуса. С ростом концентрации раствора электролита плотность заряда ионной атмосферы растет, а ее средний радиус уменьшается, что увеличивает энергию взаимодействия центральных ионов с их ионными атмосферами. [c.161]

Совокупность ионов, составляющих окружение центрального иона и нейтрализующих его заряд, названа ионной атмосферой. Вокруг любого катиона образуется отрицательно заряженная ионная атмосфера, а вокруг аниона — ионная атмосфера с положительным зарядом. Плотность ионной атмосферы, т. е. плотность зарядов в ней, убывает с увеличением расстояния от центрального иона. [c.432]

Отметим, что для бесконечно разбавленного раствора (Сэл->-0), ионная атмосфера имеет бесконечно малую плотность объемного заряда также и в ближайшей окрестности центрального иона, и поэтому относительного движения среды не возникает при появлении внешнего поля. Б уравнении локального закона Ома (УП1.9) этот случай отличают тем, что у коэффициента пропорциональности ставят индекс 0 [c.457]

В теории Дебая — Хюккеля первую поправку рассчитывают, используя следующее представление. Пусть объемная плотность р заряда ионной атмосферы жестко связана со средой в каждом элементе объема. Тогда во внешнем электрическом поле на сферический слой среды с толщиной dr действует сила [c.459]

Согласно теории Дебая — Гюккеля, электролит полностью диссоциирует на ноны, которые участвуют в хаотическом тепловом движении и взаимодействуют друг с другом по закону Кулона в непрерывной диэлектрической среде. В результате каждый ион в растворе как бы окружен ионной атмосферой, плотность заряда которой падает по мере удаления от рассматриваемого иона. Энергия взаимодействия иона с ионной атмосферой АУ и определяет его коэффициент активности, причем ЛiУ/2 НТ 1пгде f — коэффициент активности при условии, что концентрация ионов выражена в молярных долях. Связь между 7 и выражается формулой [c.82]

Рассмотрим работу, необходимую для создания ионной атмосферы, т. е. электростатическую энергию взаимодействия ионов в растворе. Сперва пйдсчитаем энергию, необходимую для создания ионной атмосферы вокруг одного иона. Для этого мысленно увеличиваем заряд в данной точке, внося его из бесконечности небольшими порциями с1е. При этом вокруг центрального иона образовывается ионная атмосфера, плотность которой растет с ростом заряда. [c.356]

ДЕБАЯ — ХЮККЕЛЯ ТЕОРИЯ, статистическая теория предельно разбавл. р-ров электролитов. Исходит из модели, со1ласпо к-рой электрически нейтральный ллектролпт состоит из катиопов н анионов, распределенных в бесструктурной среде — р-рителе с диэлектрич. проницаемостью е > 1. Предполагается, что заряды не локализированы иа ионах, а распределены непрерывно по объему р-ра. Каждый иоп с зарядом 2 e (е — заряд электрона, zt — зарядовое число иопа) рассматривается как центральный, окруженный как бы ионной атмосферой. Общий заряд атмосферы по абс. величине равен заряду центр, иона, но противоположен ему по знаку. Расстояние fd от центр, иона, при к-ром плотность ат- [c.147]

НО0 Дебаем понятие об ионной атмосфере. Полный заряд ионов, окружающих данный ион а, согласно условию электронейтраль-ноети, равен по величине и противоположен по знаку заряду иона а. Заряд иона а влияет на распределение ионов, окружающих ион а. Если ион а имеет положительный заряд, то он будет окружен атмосферой ионов, в которой в среднем плотность отрицательных зарядов будет больше, чем средняя плотность отрицательных зарядов для раствора в целом. Если ион а заряжен отрицательно, то в окружающей его ионной атмосфере наблюдается повышенная плотность положительных зарядов. [c.422]

Общий заряд ионной атмосферы Qaтм можно вычислить, интегрируя плотность зарядов по всему ее объему. Так как система электронейтральна, общий заряд ионной атмосферы равен по модулю, но обратен по знаку заряду центрального иона гтЯо- Плотность зарядов постоянна в элементарном объеме (IV = 4пг с1г, заключенном между двумя сферическими поверхностями с радиусами г и г (1г. Поэтому [c.191]

Уравнение (1.1806) предсказывает отсутствие солевого эффекта в этих реакциях при низкой ионной силе, что действительно, как правило, соблюдается с хорошим приближением (например, см. рис. 1.20). При уточнении картины следует учитывать более тонкие электростатические эффекты. Во-первых, переходное состояние представляет собой ион того же заряда, что и исходный ион, однако плотность заряда в переходном состоянии, как правило, ниже. Поэтому оно стабилизируется в меньшей степени, чем исходный ион, при повышении диэлектрической проницаемости растворителя, а также при формировании ионной атмосферы [1731 Во-вторых, следует учесть влияние соли на электростатические взаимодействия иона с электрическими диполями молекул неэлектролитов. Реакции типа (1.195а) должны ускоряться при добавлении солей, а реакции типа (1.1956) - замедляться [3] [c.155]

Если мысленно выделим в разбавленном растворе сильного электролита один центральный ион (например, катион), то ионы противоположного знака (анионы) будут чаще наблюдаться около него, чем ионы с одноименным зарядом. Такое статистическое распределение ионов вокруг выбранного центрального иона устанавливается под влиянием двух факторов 1) электростатических сил притяжения и отталкивания, которые стремятся расположить ионы упорядоченно, как в кристаллической решетке, и 2) теплового движения ионов, под влиянием которого ионы стремятся расположиться хаотически. В результате вокруг центрального иона устанавливается некоторсе промежуточное статистическое распределение ионов, так называемая ионная атмосфера. При этом около центрального иона в среднем во времени будет некоторая избыточная плотность зарядов противоположного знака, которая по мере удаления от центрального иона убывает и на бесконечно большом расстоянии стремится к нулю. Фактически уже на расстоянии нескольких ангстрем от иона величина этого избыточного заряда становится очень малой и может практически считаться равной нулю. [c.251]

Для вычисления электростатического потенциала щ иона к-го сорта относительно окружающей его ионной атмосферы Дебай и Хюккель ввели два приближения, позволяющие применить уравнение Пуассона, что существенно упрощает задачу. Первое приближение заключается в замене точечных зарядов ионов непрерывно распределенным зарядом переменной плотности. Второе — в предположении действия кулоновского поля, сог.пасно которому два точечных заряда взаимодействуют друг с другом с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния. Рассмотрим 1 см раствора, содержащий Л/ь Л/г,. .., Л/ - ионов каждого сорта с валентностями 21, 22,. . ., 2j. [c.391]

Природа торможения объясняется существованием ионных атмосфер. При движении каждого центрального иона к соответствующему электроду возникает так называемое катафоре-тическое тормоэюение, которое вызывается одновременным противоположно направленным движением ионной атмосферы. Ионная атмосфера рассеивается и возникает в новом месте не мгновенно. Поэтому при движении иона в электрическом поле ионная атмосфера перед ним не успевает полностью сформироваться, и плотность заряда здесь несколько понижена. За ионом же она повышена, так как ионная атмосфера еще полностью не рассеялась. Следовательно, каждый движущийся ион оставляет позади себя избыток противоионов, уменьшающих скорость его движения. Это дополнительное торможение называется релаксационным. Очевидно, оба вида торможения будут проявлять себя тем сильнее, чем больше концентрация раствора. [c.224]

Кроме того потенциал и цлотность заряда ионной атмосферы должны удовлетворять известному в теории электричества уравнению Пуассона, которое устанавливает связь между средним значением 1 з и плотностью заряда р [c.104]

Для описания электростатического взаимодействия ионов воспользуемся уравнением Пуассона и рассмотрим электростатическое взаимодействие иона с окружающей его ионной атмосферой. Уравнение устанавливает связь между электростатическим потенциалом i 3 в точке на расстоянии г от иона, рассматриваемого как центральный, и плотностью электричества (плотностью зарядов) р в элементарном объеме dv — dxdydz (рис. VIL 15) [c.432]