Растворение газов в металлах

Жидкие и твердые металлы, а также системы, образованные металлической связью, могут растворять в себе газы только в атомарном состоянии. Причем только те, которые имеют в атомах непарные электроны (Н, N), но не образующие ионные связи с металлом. В малоактивных металлах О₂ может растворяться без образования оксидов (Au, Ag). Инертные газы, атомы которых не имеют не спаренных электронов, растворяться не могут. Растворение Н₂ и N₂ сопровождается их дислокациями.

.

Уравнение растворимости в металле , ,

- условная константа растворимости;

- порциальное давление атомарного водорода.

, .

Из этого уравнения найдем .

- получено Сиверстом,

- константа растворимости при данной температуре.

Зависимость растворимости водорода от температуры определяется законом

.

Процесс диссоциации молекул всегда идет с затратой энергии

.

Растворимость и увеличивается с повышением температуры.

Если и образуют с металлом устойчивые соединения гидрида и нитрида, то общая энтальпия растворимости может быть меньше нуля. С повышением температуры растворимость будет уменьшаться.

Электролиты и их образование

Электролитом называется система, содержащая положительные и отрицательные ионы, способные перемещаться в электрическом поле. Электроны бывают:

1) слабые, образуются при растворении в полярных растворителях других полярных молекул, способных диссоцинировать на ионы;

2) сильные, образуются при растворении ионных кристаллов в полярных растворителях;

3) ионные растворы, образуются при плавлении ионных кристаллов или кристаллов с ковалентными полярными связями, которые тоже могут образовывать ионы при температуре выше, чем ( , , ).

Ионные растворы, образующиеся при плавлении ионных кристаллов с ковалентной полярной связью, обладают огромной концентрацией, так как при их плавлении объем расплава увеличивается только на 6-8%. Расстояние между ионами в расплаве приблизительно равно расстоянию между ними в кристалле и энергия взаимодействия между ними будет близка к энергии кристаллической решетки, а коэффициент активности будет в ионных растворах небольшим. А концентрация их огромная, поэтому активная концентрация ионов будет большой

.

Электрическая проводимость электролитов

Их главное физическое свойство – электрическая проводимость. Она определяется числом носителей зарядов ионов, их зарядов и скоростью дрейфа в направлении силовых линий электрического поля

,

- плотность тока;

, - число ионов различного знака в единице объема;

, - заряды ионов,

, - скорости дрейфа ионов.

.

Скорость дрейфа ионов зависит от падения потенциала.

- подвижная или абсолютная скорость движения тока;

- падение потенциала;

- скорость дрейфа.

.

Удельная проводимость

, [Ом^-1см^-1].

Это уравнение характерно для бинарного электролита, распадающегося на два иона. Для водных растворов электролитов в общем случае

,

- число ионов в одном см³ для водных растворов, вычисляется с учетом концентрации и степени диссоциации, .

,

- концентрация молярного раствора или число молей в 1000 см³;

- степень диссоциации;

- число Фарадея,

- число Авагадро.

Существует понятие молекулярной электрической проводимости.

- для растворов.

- для расплавов,

- молярная масса вещества;

- плотность вещества в жидком состоянии.

Ионные растворы состоят из положительных и отрицательных ионов, взаимодействующий между собой. Но различные ионы энергетически не равноценны между собой, так как их обобщенные потенциалы, характеризующие напряженность их электрических полей

- обобщенный потенциал,

- валентность иона;

- заряд электрона;

- радиус иона.