Activitatea Ion. Tăria ionică a soluției. Dependența activității ionului a tăriei ionice a soluției. Debye-Huckel.
Activitate (ioni) - concentrație eficientă cu interacțiunea electrostatică dintre ionii în soluție. Activitatea de concentrații diferite, la o anumită valoare. Raportul de activitate (a) la concentrare în soluție (c, g-ion / l) este coeficientul activitate: γ = a / c.
Tăria ionică a soluției - o măsură a intensității câmpului electric creat de ioni în soluție. Jumătate din suma produselor din concentrațiile tuturor ionilor într-o soluție de pătratul sarcina lor. Formula a fost derivat mai întâi de Lewis:
unde Cb - concentrația molară a ionilor individuali (mol / l), taxele de ioni zb
Sumarea este peste toate tipurile de ioni prezenți în soluție. Dacă soluția conține două sau mai mulți electroliți, suma totală se calculează tăria ionică a soluției. Pentru electroliți în care ionii de sarcină multiplă sunt prezente, tăria ionică este în general mai mare decât molaritatea soluției.
Tăria ionică a soluției este de mare importanță în teoria electroliți puternici, Debye - Huckel. Ecuația fundamentală a teoriei (legea de limitare a Debye - Huckel) arată relația dintre coeficientul de activitate al ZE ion și tăria ionică I sub forma: unde gamma - coeficientul de activitate, A - o constantă care nu depinde de sarcina ionului și tăria ionică a soluției, dar aceasta depinde de dielectric solvent și temperatură constantă.
Raportul dintre activitatea (a) la concentrația totală în soluție (c, în mol / l), adică activitatea ion la o concentrație de 1 mol / litru, numit un coeficient de activitate.
Într-o soluție apoasă infinit diluate de activitate a factorului non-electroliți este egal cu unitatea. Experiența arată că, valoarea concentrației de electrolit scade f, trece printr-un minim și apoi crește din nou și să devină semnificativ mai mare decât unitatea în soluții puternice. Un astfel de curs al dependenței de concentrare a f este determinată de două fenomene fizice.
Primul este deosebit de pronunțată la concentrații scăzute, și se datorează atracția electrostatică dintre ionii încărcați opus. Ionii între forțele de atracție predomină asupra forțelor de repulsie, de exemplu, soluția este stabilită ordinea în care aproape fiecare ion este înconjurat de ioni de semn opus. Consecința acestui fapt este de a consolida legătura cu o soluție, care se reflectă într-o scădere a coeficientului de activitate. În mod firesc, interacțiunea dintre ionii crește cu tarifele lor.
Cu creșterea concentrației tuturor electroliți impact mai mare asupra activității are al doilea fenomen se datorează interacțiunii dintre ionii și moleculele de apă (hidratare). Astfel, o soluții relativ concentrate de apă devine insuficient pentru toți ionii și începe o deshidratare treptată, adică Feedback ioni cu soluția scade, crescând astfel coeficienții de activitate.
Cunoscut unor legi privind coeficienții de activitate. Astfel, pentru soluții diluate (aproximativ m = 0,05), există relația 1 - f = k√m. În oarecum soluții mai diluate (t ≈ 0,01) valorile f nu depind de natura ionilor. Acest lucru se datorează faptului că ionii sunt la distanțe unul față de altul, în care interacțiunea este determinată numai de sarcinile lor.
La concentrații mai mari, împreună cu o taxă de cantitatea de activitate începe să influențeze raza ionilor.
Pentru a evalua coeficienții de activitate în funcție de concentrația în soluții în care unele electrolit este prezent, H. Lewis și M. Randall a introdus conceptul de tărie ionică I, care caracterizează intensitatea câmpului electric care acționează asupra ionilor în soluție. tăria ionică este definită ca jumătate din suma membrilor obținute prin înmulțirea molalitate fiecărui mi ioni la patratul valență Zi:
Debye - Teoria Huckel. statistică. Teoria soluțiilor diluate de electroliți puternici, ceea ce permite să se calculeze coeficientul. Activitatea ion. Pe baza ipotezei de disociere completă în ioni de electrolit, sunt distribuite într-un solvent, privit ca un mediu continuu. Fiecare efect al ion electric sale. taxa de mediu polarizează în jurul său și să formeze o preponderență de ioni de semn opus - așa-numitele .. atmosferă ionică. In absenta extern. Electrice. atmosferă câmp ion este sferic. simetrie și sarcina sa este egală în mărime și în semn opus la taxa de a crea centrul său. ion. J potențial electric totală. câmp generat de centru. ion și o atmosferă de ioni într-un punct situat la o distanță r de centru. ion, MB calculat dacă atmosfera ionică descrie distribuția continuă a r o densitate de încărcare în jurul centrului. ion. Folosit pentru calcularea YP Poisson (în unități SI):
în cazul în care operatorul n2-Laplace, e - dielectric. constantă a solventului, E0 - electric. constant (dielectric. permeabilitate în vid). Pentru fiecare tip de a i-a ionilor r f-TION descrisă distribuția Boltzmann; apoi în aproximația, consideră ionii ca sarcini punctiforme (D.-H.t. primă aproximare), soluția ecuației Poisson ia forma unde z - numărul responsabil de centru. ion, rd. - așa-numitele. Debye raza de ecranare (atmosferă raza ionică). La distanțe r> potențial rd devine neglijabil j, t. E. ionici atmosferei ecrane electrice. Câmp Center. ion.
În absența unei atmosfere exterioare câmp electric de ioni are simetrie sferică și încărcătura sa este egală în mărime și în semn opus taxa de generare a ionului sale centrale. Această teorie nu este plătit perechi puțin sau deloc formă atenția ionilor prin interacțiunea încărcate opus directă între ele.