Теория сильных электролитов Дебая и Хюккеля. Активность, коэффициент активности, ионная сила раствора

Качественная теория сильных электролитов была разработана П.Дебаем и Г.Хюккелем (1923).

Для сильных электролитов, полностью диссоциирующих на ионы, даже при малых концентрациях растворов энергия электростатического взаимодействия между ионами достаточно велика, и пренебречь этим взаимодействием нельзя.

Взаимодействие противоположно и одноименно заряженных ионов приводит к тому, что вблизи каждого иона находятся преимущественно ионы с противоположным зарядом, образующие ионную атмосферу.

Радиус ионной атмосферы сравнительно велик, поэтому ионные атмосферы соседних ионов пересекаются; кроме того, каждый ион окружен дипольными молекулами растворителя - сольватной оболочкой.

В растворе сильного электролита возникает подобие пространственной структуры, что ограничивает свободу перемещения ионов и приводит к изменению свойств раствора в том же направлении, как действовало бы уменьшение степени диссоциации.

Поэтому, определяя степень диссоциации раствора сильного электролита, получают кажущуюся степень диссоциации, т.е. величину α с поправкой на межионное взаимодействие.

Чем выше концентрация раствора, тем сильнее взаимодействие ионов, тем меньше и кажущаяся степень диссоциации сильного электролита.

Количественные расчеты характеристик растворов сильных электролитов осуществляют с помощью понятий активности электролита аэ и активностей катионов и анионов а + и а - соответственно, которые равны произведению коэффициента активности f на концентрацию:

Для бинарного электролита средняя активность электролита связана с активностями ионов соотношением:

подобным же образом связан средний коэффициент активности с ионными:

Дебаем и Хюккелем был разработан метод расчета среднего коэффициента активности сильного электролита.

Для бинарного электролита уравнение имеет следующий вид:

где

z – заряд иона, для которого рассчитывается коэффициент активности,

I – ионная сила раствора (учитывает молярную концентрацию и заряд всех имеющихся в растворе ионов)

Ионная сила раствора равна полусумме концентраций всех ионов, умноженных на квадрат их заряда:

Теория Дебая – Хюккеля применима только при концентрациях, не превышающих 0,05 моль/л. Для более концентрированных растворов сильных электролитов количественной теории не существует.

Поиск по сайту: