2..Күшті электролиттердің теориясы

Диссоциациялану қабілеті бойынша электролиттерді күшті, әлсіз және орташа деп үш топқа бөледі. Ғалымдардың келісімі бойынша диссоциациялану дәрежесі 30%-тен жоғары электролиттерді күштілер қатарына жатқызады, ал диссоциациялану дәрежесі 3% төмен электролиттерді әлсіз электролиттер қатарына, ал қалғандарын орташа электролиттер қатарына жатқызады.

Диссоциациялану константасы.

Диссоциациялану процесін ерітіндінің концентрациясына тәуелсіз диссоциациялану константасы арқылы сипаттаған ыңғайлы. Мысалы, әлсіз электролиттер өкілі сірке қышқылының диссоциациялануын қарастырайық:

СН₃СООН ↔ СН₃СОО^- + Н⁺

Сірке қышқылы әлсіз электролит болғандықтан оның молекулалары иондарға толық ыдырамайды. Түзілген иондар мен ыдырамаған молекулалар арасында берілген жағдайға сайй тепе-теңдік орнайды. Термодинамика заңдары бойынша кез келген тепе-теңдік тепе-теңдік константасымен сипатталады:

Яғни, диссоциациялану процесі кезінде орнаған тепе-теңдікті сипаттайтын тепе-теңдік константасы диссоциациялану константасы (К_Д) деп аталады. Диссоциациялану константасы электролиттің диссоциациялану қабілетін сипаттайды. Оның мәні неғұрлым үлкен болса, соғұрлым ерітіндіде иондардың көп болғаны. Диссоциациялану константасы белгілі бір температурады электролиттің берілген еріткіште диссоциациялануын сипаттайтын тұрақты шама.

. Бұл формуладан электролиттің диссоциациялану дәрежесі оның ерітіндідегі концентрациясына кері пропорционал екенін көруге болады. Ерітіндінің концентрациясы неғұрлым төмен болса, электролиттің диссоциациялану дәрежесі соғұрлым жоғары болады. Концентрацияға кері шамасын сұйылу деп атайды. Яғни, ерітінді сұйылған сайын электролиттің диссоциациялану дәрежесі жоғарылайды. Бұл заңдылықты осы байланысты алғаш байқаған ғалым В. Оствальдтың құрметіне Оствальдтың сұйылту заңы деп атайды.

Электролиттің концентрациясы 100 есе азайғанда, оның диссоциациялану дәрежесі жуық шамамен = 10 есе жоғарылайды.

Егер диссоциациялану дәрежесі α > 0,1 және диссоциациялану константасы К = 0,1-0,001 аралығында болса, онда есептеулерді дәл формула бойынша жүргізу керек.

Егер [H⁺]= αc ескерсек:

Бұдан [H⁺]² +К[H⁺] – Кс = 0

Жалпы α мен [H⁺] мәндерін есептеу үшін жуық формула мен дәл формулалардың қайсысын қолдану керек екендігін былай шешуге болады.

Егер α < 1 α² < 0,1² болса, онда α² = ; < 110^-2 немесе ² екенін көреміз. Демек, электролиттің концентрациясы оның диссоциациялану константасының мәнінен кем дегенде 100 есе жоғары болса, сонда ғана жуық формуланы қолдануға болады.

3. Термодинамикалық белсенділік және оның анықтау әдістері.

Белсенділік дегеніміз идеал ерітіндінің термодинамикалық қасиеті реал ерітіндінің қасиетіндей болғандағы оның концентрациясы.

Концентрациясы идеал ерітіндінің концентрациясына тең реал ерітіндіден 1 моль компо-нентті алып қосқанда әрекеттесу күштерге қарсы жұмсалатын жұмыс белсенділік коэффициентін береді

Иондардың жалпы концентрациясы (с) ерітіндідегі электролиттің молдік концентрациясымен анықталады (моль/л).

Ерітіндіде әр ион өзіне қарама-қарсы иондарды тартып, шоғырланып иондық атмосфера түзеді. Жалпы анықталатын концентрация шартты концентрацияға тең болмайды. Иондардың шартты концентрациясын –активті концентрация не активтілік (а) деп атайды. Активті концентрация ерітіндінің қасиетін (рН, тотығу-тотықсыздану потенциалын, температура т.б.) сипаттайды. Активті концентрацияның өлшем бірлігі – моль/л.

Жалпы концентрация мен активті концентрация арасында мына қатынас орын алады, яғни а = fc

f – активтік коэффициент.

Активтік коэффициент реалдық ерітінділердің қасиетінің идеалдық ерітінділерден өзгешелігін көрсететін шама. Активтік коэффициентінің шамасы әдетте бірден кем. Өте сұйылтылған ерітінділерде активтік коэффициенті бірге жуық деп есептеуге болады.

Иондардың электролит ерітінділерінде өзара әсерлесулерін сипаттайтын ұғым – ерітіндінің иондық күші (I). Ерітіндінің иондық күші электролиттің табиғатымен және концентрациясымен анықталады, яғни

не

Ерітіндінің иондық күші шартты түрде өлшемсіз шама деп есептеледі.

Ерітіндінің иондық күші арқылы ерітіндідегі иондардың активтік коэффициенттерін есептеуге болады.

Активтік коэффициенттерді есептеулерде ерітіндінің иондық күші шамасына байланысты әртүрлі теңдеулер пайдаланылады:

1. I < 10^-2 болған жағдайда көбінесе төмендегі теңдеу қолданылады:

2. Ерітіндінің иондық күші 0,01< I < 0,1 болғанда:

3. Электролиттің иондық күші мына шамалар аралығында

0,1< I < 1,0 болса:

Белсенділік көэффициент үшін теорияның негізгі қағидалары.

Күшті электролиттердің молекулаларының басым көпшілігі иондарға ыдырайды, яғни диссоциацияланады. Олардың қатарына күшті қышқылдар мен күшті негіздер және біраз тұздар жатады.

Иондар арасындағы электр статистикалық әрекеттесу нәтижесінде иондардың өзара байланысуы пайда болады, мысалы олардың қозғалуы баяулайды және әлсіз электрлиттердегі диссоциациялану дәрежесінің азаятыны сияқты ерітінділердің де кейбір қасиеттері өзгереді. Сондықтан концентрация орнына активтілік қолданылады.

Концентрация мен активтілік а=·с теңдеу арқылы байланысады. Мұндағы: а- активтілік, - активтілік коэффициенті.

Иондық күш дегеніміз әрбір ион концентрациясының заряд квадратына көбейтілген көбейтінді қосындыларының жартысы, яғни I=½∑с_iz_i².