Электролит ерітінділердегі ионды ассоциация

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 12 бет
Таңдаулыға:

Сәрсен Аманжолов атындағы Шығыс Қазақстан мемлекеттік университеті

Реферат
Тақырыбы:Дебай-Хюккель теориясы

Орындаған:Каденова Гүлжазира,Сапарова Камила,Тоқтасынова Жұлдыз
Мамандығы:Қайта өңдеу өндірісінің технологиясы,2- курс,С-тобы
Қабылдаған: Қабдысалым Кулайгүл

Өскемен-2018
Жоспары:
I. Кіріспе
1.1Күшті электролиттер теориясы.
II. Негізгі бөлім
2.1 Иондану белсенділігі.
2.2.Ерітінділердің электр өткізгіштігі.
2.3 Электролит ерітінділердегі тепе-теңдікті термодинамикалық сипаттау.
2.4.Дебай-Хюккель теориясы.
Қорытынды
Әдебиеттер тізімі

Кіріспе
1923 жылы Дебай мен Гюккель күшті электролиттер теориясын жасады. Бұл теорияның жасалуына И.А. Каблуков, Кистяков, А.Нояс т.б. ғалымдар қомақты үлес қосты. Бұл теория бойынша күшті электролит ерітінділерінде әр аттас иондардың арасында электростатикалық тартылу бірдей аттас иондардың арасында тебілу күштері әсер етеді. Әрбір ионның жанында қарсы таңбалы ионның атмосферасы, қоршауы болады.Осы әрекеттесулер нәтижесінде концентрациялы ерітінділерде і коэффициенті концентрация өскен сайын арту орнына кемейді. Себебі иондардың арасында өзара әрекеттесулер болады. Концентрация жоғары болған сайын иондық атмосфера тығыз бола түседі. Ион бір полюске жылжыса иондық атмосфера басқа полюске жылжиды. Сонымен бірге сольваттық қабықта иондарды тежейді. Иондық әрекеттесулер және солваттану олардың жылдадығын тежеп қана қоймай, сонымен бірге осмостық қысымын қаныққан бу қысымының төмендеуін кемітеді.
Белсенділік коэффициенті әдетте, бірден төмен болады. Өте сұйытылған ерітінділерде ғана ол бірге жақындайды. Мұндай кезде а ⋲с.
Ерітінділердің электрлік өткізгіштігі. Ерітінділер туралы сөз болғанда олардың электр кедергісі емес, электр өткізгіштігі айтылады. Электрлік өткізгіштің өлшемі уақыт бірлігінде электролит ерітіндісі арқылы өтетін кулонмен өрнектелген электр мөлшері болып табылады. Сонымен электролит ерітінділерінеарналған теңдеу:
I=LE (1)
I - ток күші, L - электролиттің электр өткізгіштігі, E - электр қозғаушы күш.
Физика курсынан білетініміздей :
I = ER ; (2)
Мұндағы , R-кедергі.
1-2 теңдеуден мынадай өрнек шығарамыз:
I = LE = E R; LE= E R; L= 1 R; (3)
Сонымен, ерітіндінің электр өткізгіштігін оның кедергісіне қарама-қарсы шама есебінде сипаттаса болады. Ом заңы бойынша:
R=·ρ ls; (4)
l - өткізгіштің ұзындығы, s - қима ауданы, ρ - меншікті кедергі.
4-теңдеудегі R - дің мәнін 3-ші теңдеуге қойсақ болады:
L = 1 ρ ls = 1ρ ·sl (5)
Мұндағы 1ρ · шамасын меншікті электр өткізгіш деп аталады және оны Н (каппа) әрпімен белгілейді.
L = Н sl; (6)
Егер s =1м[2], l=1м, L = Н
Сонымен, электролиттің меншікті электр өткізгіштігі Н каппа дегеніміз - ұзындығы 1м, қима ауданы 1м[2] ерітіндінің бағанының кедергісіне кері шама. Халықаралық бірліктер жүйесінде электрлік өткізгіштік бірлігі сименс (см) өлшенеді.
Меншікті электрлік өткізгіштік ерітінділердің концентрациясына байланысты болады. Концентрация өскенде ол алдымен жоғарылап, содан кейін төмендейді. Меншікті электрлік өткізгіштік иондардың жеке қасиеттеріне де байланысты болады. Иондардың ерітіндідегі қозғалыс жылдамдығы газдардағы молекулалардың жылдамдығынан млндаған есе төмен болады. Н[+] және ОН[ - ] иондарының жылдамдығы басқа иондардан едәуір үлкен болады. Вернауль мен Фаулердің түсініктері бойынша протондар Н[+] гидраксони ионын Н3О түзе отырып, бір молекуладан екінші молекулаға секірмелі түрде жылжиды.
Эквивалентті электрлік өткізгіштік деп 1 кмоль эквивалент еріген зат мөлшерінде еріген заты болатын бір-бірінен 1м аралықта орналасқан электрондар арсындағы ерітінді бағанының өткізгіштігін айтады, оны λ-мен белгілейді.
Λv= Н·V
V-көлем.
Күшті және әлсіз электролиттердің эквивалентті электр өткізгіштігі сұйылтқан сайын артып бір шекті мәнге келгенде тоқтайды, оны λinfinity деп белгілейді және оны шексіз сұйылтқандағы эквиваленттік электр өткізгіштік деп атайды.
Күшті электролиттер толық диссоциацияланады, олай болса, олар үшін болуы керек, бірақ тәжрибе жүзінде 1 болады. Бұл қайшылықты 1923 жылы Дебай-Хюккель теориясы түсіндірді. Күшті электролит ерітіндісінде иондар концентрациясы үлкен болады. Диэлектриктік тұрақтысы төмен еріткіш молекулаларымен сольваттанған иондар бір-бірімен электростатикалық күшпен әсерлесіп, иондық атмосфера түзіп, олардың еркін қозғалысына кедергі болады. Осыған байланысты тәжірибе жүзінде бөлшек санына байланысты анықталатын шамалар (Δр, Тқайнау, Тқату) мәндері электролит толық иондалды деп есептеген мәнінен төмен болады. Сондықтан байқалатын концентрацияны Льюис (1907) ұсынысы бойынша активті (белсенді) деп атады. Белсенділік пен нақты концентрация арасында мынадай байланыс бар:
а = f ∙C, (8.7)

мұндағы а - активтік, f - активтілік (белсенділік) көрсеткіші, С - нақты концентрация. Бұл формуладағы:
1) еріткіштің диэлектрлік тұрақтысы жоғары болса, ерітінді концентрациясы төмен болғанда иондық атмосфера түзілуі азайып, f--1, аС болады;
2)иондардың активтілік көрсеткіші ерітіндінің құрамы мен концентрациясына, ион заряды мен оның табиғатына тәуелді. Сұйылтылған ерітінділерде С= 0,5 мольл болғанда ионның активтілік көрсеткіші ион заряды мен ерітіндінің иондық күшіне тәуелді.

Ерітіндінің иондық күші ондағы әр ион зарядының квадраты мен моляльдығы концентрацияларының көбейтінділерінің қосындысының жартысына тең болады.
J = 12Cmi ∙ zi2 (8.8)

Сұйық ерітінділер үшін иондардың активтілік көрсеткішін шамамен мына формуланы пайдаланып есептеуге болады.

Igf = - 0,5z2J (8.9)

Мұндағы, J - иондық күш, Сmi - моляльдық концентрациясы, zi - ионның заряды.
Ерітінділердің иондық күшін анықтау дәлдігі жоғары химиялық және биохимиялық зерттеулер үшін өте қажет.
Кешенді қосылыс диссоциациясына тоқталсақ, ондай қосылыстарды (катионды, анионды) суда еріткенде диссоциация екі сатымен жүреді. Бірінші сатысында сыртқы сфера ішкі сферадан бөлінеді. Cебебі олардың арасында иондық байланыс. Ал, ішкі сферадағы бөлшектердің бір-бірінен ыдырауы қайтымды үдеріс байланыс-ковалентті донорлы-акцепторлы механизммен түзілген. Осы сатысының жүруін сипаттайтын тұрақты шаманы қосылыстардың тұрақсыздық константасы деп атайды. Бұл шаманың сандық мәні неғұрлым үлкен болса, кешенді қосылыс тұрақсыз, ал кіші мәнді болса - тұрақты, берік қосылыс болады
1. Электролит ерітінділердегі тепе-теңдікті термодинамикалық сипаттау.
2. Дебай-Хюккель теориясы.
3. Электролит ерітінділердегі ион ассоциациясы.
Электролит ерітінділердегі тепе-теңдікті термодинамикалық сипаттау.
Ион-дипольді әрекеттесу электролит ерітінділердің түзілуі мен тұрақтылығын физикалық түрде түсіндіріп бере алады. Бірақ бұл ерітінділердің сандық сипаттамасын алу үшін ион-ионды әрекеттесуді ескеру қажет.
Сулы ерітінділерде иондар бір-бірінен үлкен арақашықтықта орналасқан кезде көбінесе электростатикалық әрекеттесу болады. Ерітінді концентрациясы жоғарлаған сайын иондар бір-біріне жақындай бастағанда жеке ионның сольваттық қабықшалары жабылып, иондардың электростатикалық әрекеттесуі ион-дипольді әрекеттесумен күрделінеді. Кейбір кезде аниондар мен катиондар жақындаған кезде ассоциация жүреді де, ол кездегі иондар арасындағы әрекеттесу күшін электростатикалық деп санауға болмайды. Одан да қатты электростатикалық емес әрекеттесу электролит ерітіндіде комплексті ион және диссоцияланбаған молекула түзілгенде пайда болады.
Алайда әртүрлі иондардың қасиеттері бірдей емес, сондықтан әр иондардың түріне жеке термодинамикалық функция енгізіп, қарастыруға болады:
+ = +[о] + RT ln a+ = +o + RT ln m+ + RT ln + ,
- = - [о] + RT ln a - = - o + RT ln m - + RT ln - ,
мұнда + және - активтіліктің практикалық коэффициенті (концентрациясы, моляльность m -ға тең кездегі активтілік коэффициенті).
Әртүрлі иондардың термодинамикалық қасиетін тек тәжірибелік мәндермен анықтай алмаймыз. Қосымша жұмыстар жасау керек; біз тек осы заттың молекуласы бөлінетін ионның орташа термодинамикалық мәнін ғана олшей аламыз.
Тұздың диссоциациясы келесі теңдеудегі болсын:
А В = Аz + Bz .
Толық диссоциация кезінде m = m , m = m. Гиббс - Дюгем теңдеуін қолданып, келесідей көрсетуге болады.
аа а = const .
Активтілік мәнін табудың стандартты жағдайы былай анықталады:
lim a+ m+ = m при m 0 ,
lim a - m - = - m при m 0 .
α үшін стандартты жағдайды const тең 1 -ге деп алады. Сонда
аа = а .
а және а мәндерін жеке анықтаудың тәжірибелік әдістері жоқ болғандықтан, орташа ион активтілігін а енгізеді, келесі қатынаспен анықталады
а = а
Осымен, біз еріген тұздың активтілігін сипаттайтын екі мәнге ие боламыз. Оның біріншісі - мольдік активтілік, яғни диссоциацияға байланысты емес анықталатын тұз активтілігі, ол электролит емес компонент активтілігі секілді сол тәжірибелік әдіспен және сол формуламен анықталады. Екінші мән - орташа ион активтілігі а.
Енді ион активтілігінің коэффициентін + және - , орташа ион моляльдығын m және орташа ион активтілігінің коэффициентін енгізейк
a+ = + m+ , a - = - m - , a = m ,

мұнда = ()1 , m = (m+m)1 = ()1 m .
Негізі мәндер бірі-бірімен былай байланысқан

a = m = ()1 m = L m ,
мұнда L = ()1 және бұл әр тұздарға валентілігі типі белгілі тұрақты мән болып келеді.
мәні тұз ерітіндісінің идеалды жағдайдан ауытқуын сипаттайтын негізгі көрсеткіш электролит емес ерітінділерде сияқты электролит ерітінділерде келесі активтіліктер және активтілік коэффициенттер қолданылуы мүмкін:

= рациональный коэффициент активности (практически не применяется);
= практический коэффициент активности (средний моляльный);
f = средний мольный коэффициент активности.
Ерітіндіде басқа тұздар болса ол берілген тұздың активтілік коэффициентін өзгертеді. Ерітіндідегі тұздар қоспасының активтілік коэффициентіне жалпы әсері белгілі бір заңдылыққа бағынады, егер ерітіндідегі барлық тұздар концентрациясын иондық күш арқылы белгілесек. Ерітіндідегі иондық күші І (немесе иондық беріктік) деп, әр ионның концентарциясының берілген ерітіндідегі барлық ионға алынған зарядтың квадратына көбейтіндісінің жартысына тең.
Егер концентрация орнына молялды қолданса, онда ерітіндінің ион күші келесі формуламен анықталады

I ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.