Б) Приклад розв’язку задачі для сильного електроліту

Необхідні для розрахунку дані знаходимо в табл.1.1 і записуємо в табл. 1.6.

Таблиця 1.6

Вихідні дані

Розчин елекро- літу.	Т, К			Пара-метри		Залежність питомого опору ρ, Ом·м, електроліту від концентрації с ( моль/м³) за даної температури
		Ом^-1м ²∙ кмоль^-1
KF	298 291	7,35 6,39	5,54 4,73		Т		298		298	298	298	298	291
				С		100		50,0	30,0	10,0	5,00	100
				ρ		0,905		1,755	2,86	8,283	16,3	0,822

п.п.1,2 виконуються ідентично попередній задачі. Розраховані значення констант дисоціації за різних концентрацій електроліту наведені в табл. 1.7.

Таблиця 1.7

С, моль/м³	100	50,0	30,0	10,0	5,00
К_D	512,6	336,7	253,0	138,0	94,0

Значення констант дисоціації змінюються при зміні концентрації розчину електроліту. Це означає, що даний електроліт не підпорядковується закону розбавлення Оствальда і відноситься до сильних електролітів. Тому надалі виконуємо лише ті пункти багатоваріантної задачі, які стосуються сильних електролітів: п.п. 4, 6, 8 і 10.

4. Для сильного електроліту не можна прирівняти активність до концентрації і тому при розрахунку рН ( для даного електроліту – рК) необхідно скористатися активністю.

Активність за даної концентрації може бути розрахована, якщо відомий середньо-іонний коефіцієнт активності (γ_±), за рівнянням: а_±
=γ_±с. Середньо-іонний коефіцієнт активності можна розрахувати, скориставшись законом іонної сили, за рівнянням Дебая-Гюккеля (1.13):

lg γ_± = - AZ₊Z_-√I

де А – коефіцієнт, який для водних розчинів електролітів за Т=298К дорівнює 0,509; Z₊, Z_- - заряди катіону і аніону відповідно (для електроліту типу 1-1 Z₊= Z_- =1);

І - іонна сила розчину, яка розраховується за рівнянням:

І = ½Σс_іZ_i²

Розрахуємо спочатку іонну силу електроліту KF за концентрації с = 100 моль/м³=0,1 моль/л:

І = 0,5 (0,1 1² + 0,1·1²) = 0,1 моль/л

З рівняння (1.13) знаходимо середньо-іонний коефіцієнт активності:

lg γ_± = - AZ₊Z_-√I = -0,509·1·1·√0,1= -0,161; звідки γ_±=0,690.

Активність іонів буде дорівнювати: а_±
=γ_±с = 0.69·0.1= 0.069

рН розчину ( у випадку KF - рК) дорівнює: рК = - lg а_± = - lg 0,069 = 1,16.

6. Для побудови графіку залежності молярної електропровідності від √с значення λ, розраховані в п.1 задачі, і √с при різних концентраціях заносимо в табл.1.8.

Таблиця 1.8

С, моль/м³	100	50,0	30,0	10,0	5,00
λ, Ом ^-1м ²·кмоль^-1	11,044	11,394	11,641	12,073	12,269
√с, ( моль/м³)^0.5	10,00	7,07	5,48	3,16	2,24

З графічної залежності (рис.1.4) λ від √с екстраполяцією прямої на вісь ординат до √с = 0 знаходимо λ₀= 12,57 Ом^-1м²·кмоль^-1.

Рис. 1.4.Залежність молярної електропровідності від √с

За табличними даними =7,35+5,54 = 12,89 Ом^-1м²·кмоль^-1.

Стала рівняння Кольрауша -а (кутовий коефіцієнт рівняння) дорівнює тангенсу кута нахилу прямої в координатах λ - √с.

-а = tgα =

Знак (-) врахований в рівнянні Кольрауша, тому остаточно а = 0,158.

8. Для розрахунку чисел перенесення іонів скористаємось вихідними даними (таблиця 1.6) про рухливість іонів ( і ) за температури 298К і розрахуємо значенняt₊ i t_-за рівнянням (1.9).