38. Активность иона. Средний ионный коэффициент активности. Теория Дебая-Хюккеля. Активность электролитов

Переносчиками эл. тока в р-рах электролитов являются ионы, образующиеся при диссоциации молекул электролитов. Поскольку при диссоциации число частиц в растворе возрастает, растворы электролитов обладают аномальными коллигативными св-вами.

Ур-я, описывающие коллигативные св-ва неэлектролитов, можно применить и для описания св-тв ид. р-ров электролитов, если ввести поправочный изотонический коэфф. Вант-Гоффа i, например:

_осм. = iCRT или T_зам. = iKm.

Изотонический коэффициент связан со степенью диссоциации электролита:

i = 1 + (n - 1),

где n - количество ионов, образующихся при диссоциации одной молекулы.

Свойства реальных растворов описываются уравнениями, в которых вместо концентраций вводится активность. Активность иона a_i выражается в виде произведения концентрации иона m_i на его коэффициент активности _i:

a_i = _i m_i.

Экспериментально определить активности катиона a₊ и аниона a_- невозможно, поэтому вводится понятие средней ионной активности a . Для электролита, образующего n ₊ катионов и n _- анионов,

где n = n ₊ + n _-.

Аналогично определяют средний ионный коэффициент активности

и среднюю ионную моляльность m

где - моляльность электролита.

Активность электролита определяется как

Согласно закону ионной силы, коэфф. активности ионов не зависят от конкретного вида ионов, находящихся в растворе, а зависят от ионной силы I раствора:

где z_i - заряд иона (в единицах заряда протона), m_i - его моляльная концентрация.

Согласно первому приближению теории Дебая-Хюккеля, можно рассчитать как коэфф. активности _i отдельного иона

так и средний ионный коэффициент активности :

где z₊ и z_- заряды катиона и аниона, I - ионная сила раствора, A - константа, зависящая от диэлектрической проницаемости растворителя и температуры. Для водного раствора при 25^o C A = 0.509.

ТЕОРИЯ ДЕБАЯ - ХЮККЕЛЯ, статистич. теория разбавленных р-ров сильн. электролитов, позволяющая рассчитать коэф. активности ионов. Основана на предположении о полной диссоциации электролита на ионы, кот. распределены в р-ле, рассматриваемом как непрерывная среда. Каждый ион действием своего электрич. заряда поляризует окружение и образует вокруг себя нек-рое преобладание ионов противоположного знака - т. наз. ионную атмосферу. В отсутствие внеш. эл. поля ионная атмосфера имеет сферич. симметрию и ее заряд равен по величине и противоположен по знаку заряду создающего ее центр. иона.

39. Электродный потенциал. Электродвижущая сила (эдс).

Потенциал E электрода рассчитывается по формуле Нернста:

где a_Ox и a_Red - активности окисленной и восстановленной форм вещества, участвующего в полуреакции; E^o - стандартный потенциал электрода (при a_Ox = a_Red =1); n - число электронов, участвующих в полуреакции; R - газовая постоянная; T - абсолютная температура; F - постоянная Фарадея. При 25^o C

Стандартные электродные потенциалы электродов измеряются относительно стандартного водородного электрода, потенциал которого принят равным нулю. Значения некоторых стандартных электродных потенциалов приведены в таблице 12.1.

Электродвижущая сила (ЭДС) элемента равна разности потенциалов правого и левого электродов:

E = E_П - E_Л.

Если ЭДС элемента положительна, то реакция (так, как она записана в элементе) протекает самопроизвольно. Если ЭДС отрицательна, то самопроизвольно протекает обратная реакция.

Стандартная ЭДС равна разности стандартных потенциалов: