Растворы электролиты. Теория электролитической диссоциации




Если раствор обладает большей электропроводностью, чем чистый растворитель, то это - раствор электролита. Электролиты - это вещества, растворы которых, в отличие от растворов неэлектролитов, проводят электрический ток, так как в растворах электролитов имеются подвижные заряженные частицы (ионы). Процесс распада вещества на ионы при растворении называется электролитической диссоциацией. Основные положения теории электролитов описываются теорией электролитической диссоциации (С. Аррениус, 1887 г.) и теорией сильных электролитов:

1) при растворении вещество полностью или частично распадается на ионы, что и увеличивает электропроводность растворов по сравнению с растворителем;

2)ионы в растворе образуют ионосольваты (ионогидраты) с помощью сил различной природы - от донорно-акцепторных до вандерваальсовых; при этом концентрация свободного растворителя в растворе уменьшается;

3)сильно разбавленные растворы электролитов во многих случаях ведут себя как идеальные, их свойства определяются в основном числом частиц в растворе и не зависят от природы этих частиц;

4)в концентрированных растворах имеет место отклонение от свойств идеальных растворов из-за сильного взаимодействия противоположно заряженных ионов, которые образуют сложные частицы - нейтральные и заряженные, что уменьшает количество частиц по сравнению с тем, что получилось при диссоциации.

Проводимость разбавленных растворов и растворов слабых электролитов пропорциональна концентрации ионов. Поэтому, измеряя электропроводность растворов, судят об их свойствах, зависящих от концентрации ионов.

Количественной характеристикой процесса диссоциации является степень электролитической диссоциации (a):

 

a = . (6.15)

По величине a различают сильные (a ³ 0,3) и слабые электролиты. В растворах слабых электролитов устанавливается равновесие между недиссоциированными молекулами и продуктами их диссоциации - ионами. Например, для реакции диссоциации уксусной кислоты в водном растворе устанавливается равновесие:

CH3COOH CH3COOH- + H+ ,

которое количественно характеризуется константой равновесия (в этом случае ее называют константой диссоциации - Кд):

 

. (6.16)

Так как (1 - a)·С

(С - концентрация), то

Кд = (а) и при a <<1 (б) . (6.17)

 

Выражение (6.17) -закон разбавления Оствальдадля слабых электролитов, молекулы которых диссоциируют на 2 иона. При большем числе ионов выражение усложняется. Так, для электролита состава KnAm :

KnAm = nKm+ + mAn- , ;

.

Для слабых электролитов (1-a) » 1 и ;

a .(6.18)

 

Экспериментально определяемые для сильных электролитов степени диссоциации называют кажущимися (aкаж). Как правило, aкаж не равна 100 % (или 1), что связано с объединением части ионов в нестойкие ионные пары или агрегаты ионов. Из закона разбавления следует, что a увеличивается с уменьшением концентрации (С).

Коллигативные свойства (DP, DТкип, DТзам, Pосм) для растворов электролитов сильно отличаются от рассчитываемых по формулам (6.6 – 6.10) (см. раздел 6.4), т.к. в этих растворах на самом деле больше частиц (ионов и молекул), чем растворено молекул. Это обстоятельство учитывается с помощью изотонического коэффициента (i), который показывает, во сколько раз концентрация частиц в растворе (Ссумм) больше, чем число растворенных молекул (C) : .

Для вышеприведенного уравнения можно записать:

 

,

 

обозначив общее число ионов (n + m) через k и сократив С, получим:

. (6.19)

 

Здесь k – максимальное число ионов, на которые может распадаться формульная единица или молекула. Очевидно, что 1 < i < k.

Тогда коллигативные свойства для растворов электролитов будут определяться по формулам:

 

DР = i·Р10·χ2 ; DТкип = i×Кэ×Cm ;

зам = i×Kк×Cm ; Pосм = i×C×R×T×. (6.20)

 

Из этих формул, также как и в случае неэлектролитов, можно приближенно находить молярные массы растворенных веществ.

Пример 15. Вычислить осмотическое давление (при 17oС) раствора Na2SO4, в 1л которого содержится 7,1 г растворенной соли. Кажущаяся степень диссоциации (aкаж) соли в растворе составляет 0,69 (69 %).

Решение. Производим вычисление осмотического давления исходя из предположения, что никакой диссоциации в растворе нет. В этом случае согласно закону Вант-Гоффа (6/10):

Росм = C·R·T = 120,5 кПа.

 

Полученное значение следует увеличить в i раз. Коэффициент i можно вычислить по приведенной выше формуле (6.19), т.е. a×(k - 1) = (i - 1), k = 3.

Отсюда i = 2a + 1 = 2·0,69 + 1 = 2,38. Росм.(Na2SO4) = 2,38×120,5 = 286,79 кПа.






Дата добавления: 2016-07-05; просмотров: 1090; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2021 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.01 сек.