Активность ионов. Коэффициенты активности. (Решение → 12163)

Заказ №38754

Активность ионов. Коэффициенты активности. Влияние ионной силы на коэффициенты активности. Рассчитайте коэффициенты активности катионов и анионов в растворах, 1 л которых содержит: а) 0.01 моль KCl; б) 0.01 моль FeCl3; в) 0.01 моль Al2(SO4)3

Решение:

Активность (ионов) — эффективная концентрация с учетом электростатического взаимодействия между ионами в растворе. Активность отличается от концентрации на некоторую величину. Отношение активности (а) к концентрации вещества в растворе (с, в г-ион/л) называется коэффициентом активности: γ = a/c. Коэффициент активности служит мерой отклонения поведения раствора (или компонента раствора) от идеального. Отклонения от идеальности могут быть обусловлены различными химическими и физическими причинами — дипольные взаимодействия, поляризация, образование водородных связей, ассоциация, диссоциация, сольватация и др. Активность иона ai выражается в виде произведения концентрации иона mi на его коэффициент активности γi: ai = γ i mi. Экспериментально определить активности катиона a+ и аниона aневозможно, 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, коэффициенты активности ионов не зависят от конкретного вида ионов, находящихся в растворе, а зависят от ионной силы I раствора: , Где zi - заряд иона (в единицах заряда протона), mi - его моляльная концентрация. Согласно первому приближению теории Дебая-Хюккеля, можно рассчитать как коэффициент активности γi отдельного иона , так и средний ионный коэффициент активности γ : , 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 25oC A = 0.509.