Válaszok a vizsga a fizikai kémia PhD hallgatók számára - ion aktivitása

Ion aktivitást. A ionerőssége az oldat. Függése a tevékenység az ion az ionerősség az oldat. Debye-Hückel.

Activity (ionok) - hatásos koncentráció közötti elektrosztatikus kölcsönhatás az ionokra oldatban. A aktivitását különböző koncentrációkban egy bizonyos értéket. Aktivitás arányát (a) a koncentráció az oldatban (c, g-ion / l) az a tevékenység együttható: γ = a / c.

A ionerőssége az oldatot - az intézkedés a intenzitása az elektromos mező által létrehozott ionok oldatban. Fele az összeg a termékek a koncentrációk minden ionok oldatban a tér a töltésüket. A képlet először származik Lewis:

ahol CB - moláris koncentrációja az egyes ionok (mol / l), zB ion díjak

A összegezést az összes típusú ionok jelen az oldatban. Amennyiben az oldat tartalmaz két vagy több elektrolitot, a teljes összeget kiszámítani ionerősségét oldatot. Az elektrolitok, amelyben többszörösen töltött ionok vannak jelen, az ionerősség általában nagyobb, mint a molaritása a megoldás.

Az ionos oldat töménysége nagy jelentősége van az elmélet erős elektrolitok, Debye - Hückel. A alapegyenletének ez az elmélet (limit jog Debye - Hückel) közötti összefüggést mutatja ion aktivitási együttható ze és ionerőssége I. oldat formájában: ahol γ - aktivitási faktor, A - állandó, nem függ az ionos töltés és az ionerősség az oldat, de függ a dielektromos oldószer és a hőmérséklet állandó.

Az arány az aktivitását (a) a teljes koncentrációja az oldatban (c, mol / l), azaz a ion aktivitást olyan koncentrációban, 1 mol / literes, úgynevezett aktivitási együttható.

Egy végtelenül híg, vizes oldatai nem-elektrolitok aktivitási faktor egyenlő egységét. A tapasztalat azt mutatja, hogy az érték az elektrolit koncentrációja csökken f, áthaladnak egy minimális, majd ismét emelkedni, és lesz lényegesen nagyobb, mint az egység erős megoldásokat. Egy ilyen során a koncentráció függése az f határozza meg két fizikai jelenség.

Az első különösen hangsúlyos alacsony koncentrációkban, és annak köszönhető, hogy elektrosztatikus vonzás közötti ellentétes töltésű ionok. ionok közötti vonzóerő túlsúlyban vannak a taszító erők, vagyis az oldatot közel található sorrend, ahol mindegyik ion körül ionok ellenkező előjelű. Ennek az a következménye, hogy megerősítse a kapcsolatot olyan megoldás, amely tükrözi a csökkenés az aktivitási együttható. Természetesen, a kölcsönhatás a ionok növekszik a díjakat.

A növekvő koncentráció minden elektrolit nagyobb hatással tevékenység második jelenség annak köszönhető, hogy a kölcsönhatás ionok és vízmolekulák (hidratáció). Így egy viszonylag koncentrált oldatok víz elégtelenné válik az összes ionra és kezdődik fokozatos kiszáradás, azaz Feedback ionok az oldat csökken, így növelve a tevékenység együtthatókat.

Ismert, hogy egyes törvények tevékenységére vonatkozó együtthatók. Így híg oldatokat (körülbelül m = 0,05) ott van a kapcsolat 1 - f = k√m. A valamivel hígabb oldatok (t ≈ 0,01) f értékek nem természetétől függ az ionok. Ez azért van, mert az ionok olyan távolságra egymástól, ahol az interaktív esetben csak a díjakat.

Magasabb koncentrációk, valamint egy töltés mennyiségével tevékenység megkezdése, hogy befolyásolják a sugara az ionok.

Tevékenységének értékelése együtthatók koncentrációjától függően a megoldások, ahol néhány elektrolit van jelen, H. Lewis és M. Randall bevezette a ionerősség, I, amely jellemzi az intenzitása az elektromos mező ható ionokra oldatban. Az ionerősség úgy definiáljuk, mint a fele az összeg a tagok szorzataként kapott molalitás minden egyes ion MI négyzetével vegyértékével Zi:

Debye - Hückel elmélet. statisztikai. Elmélete Híg erős elektrolitok, amely lehetővé teszi, hogy kiszámítja az együttható. ion aktivitása. Azon feltételezés alapján, a teljes disszociáció ionokra az elektrolit, vannak elosztva egy oldószerben, tekinteni, mint egy folyamatos közegben. Minden ion hatása az elektromos. díj polarizálja környezet maga körül, és így egy túlsúlya ionok ellenkező előjelű - az úgynevezett .. ionos légkörben. Ennek hiányában a külső. Elektromos. mező ion légkör gömb alakú. szimmetria és annak díj egyenlő nagyságú és ellentétes előjelű töltést létrehozásának közepén. ion. J teljes elektromos potenciál. mező a központ. Ion és Ion atmoszférában egy olyan ponton helyezkedik el a r távolságban a központtól. ion, MB számított ha ionos atmoszférában leírják folytonos eloszlása ​​töltéssűrűség r körül Center. ion. Kiszámításához használt Poisson yp (SI egységben):

ahol n2-Laplace operátor, e - dielektromos. állandója az oldószer, E0 - elektromos. állandó (dielektrikum. vákuum permeabilitás). Minden egyes i-edik típusú ionok Rf-TION leírt Boltzmann-eloszlás; majd a közelítés, tekinti az ionok, mint pont díjak (D.-H.t. első közelítésben) az egyenlet megoldása Poisson formáját ölti, ahol Z - töltés száma a központban. ion, rd -. ún. Debye árnyékolás sugara (az ionos sugara atmoszféra). A távolságok r> rd potenciális elhanyagolhatóvá válik J, T. E. Ionos atmoszférában Elektromos képernyők. Field Center. ion.

Hiányában egy külső elektromos mező ion atmoszféra gömbszimmetrikus és töltését egyenlő nagyságú és ellenkező előjellel a töltést generáló a központi ion. Ez az elmélet nem fizetik nem vagy alig forma pár ellentétes töltésű ionok közvetlen kölcsönhatás közöttük.