Лекция. Электролит емес ерітінділер. Ерітінділер концентрациясы Идеал ерітінді компонентінің химиялық потенциалы
Электролит ерітіндісінің молярлы электр өткізгіштігі
жүктеу/скачать 0,55 Mb.
|
Ëåêöèÿ. Ýëåêòðîëèò åìåñ åð³ò³íä³ëåð. Åð³ò³íä³ëåð êîíöåíòðàöèÿñû
| Электролит ерітіндісінің молярлы электр өткізгіштігі
Электролиттердің электр өткішгіштік қасиетін санды түрде сипаттау үшін, меншікті электр өткізгіштікпен қатар молярлы электр өткіщгіштік ұғымын кіргіземіз. Бұл орайда, моль–зат мөлшері, ал эквиваленттің молярлы массасы да мольмен сипатталатын болғандықтан, электр молярлы электр өткіщгіштіктері “λ” деп бөліп аталуына назараударғымыз келеді. Енді осы бөлінуге қысқаша тоқталалық. Химиялық эквивалент дегеніміз – қышқылды сілітілік, ион алмасу, тұнба түсу реакцияларында бір сутек атомына не ионына, ал тотығу-тотықсыздану реакциясында бір электронға баламалы түрде сәйкес келетін әрекеттесуші молекула не оның бөлігі. Бұл ұғым реакцияға тікелей қатысты болғандықтан міндетті түрде реакция түрі көрсетілуі тиіс. Химиялық әрекеттесуші молекула–реалды бөлшек, ал оның бөлігі шартты бөлшек деп аталынып, оның құрамдары химиялық формула арқылы өрнектеледі. Мысалы, H2O, H2SO4, N2 реалды бөлшектер, ал 0,5 H2SO4, 0.5 N2 1/5 KMnO4 – шартты бөлшектер қатарына жатады. Комплекс түзілу реакцияларында комплекс түзуші ионның заряд санын молекуласына бөлгендегі алынған шартты бөлшек оның химиялық эквивалентін береді. Шартты бөлшектердегі химиялық формула алдындағы бөлшек сан эквивалент факторы деп аталынып f – таңбасымен белгіленеді. Эквивалент факторы, көп жағдайда сол атом (ион) валенттілігіне кері шама, яғни. f = 1 / Z мұндағы Z-валенттілік саны. А-заты үшін оның химиялық эквиваленті fэкв (А) деп белгіленеді. Мысалы, 2NaOH + H2SO4 = Na2SO4+2H2O реакциясы үшін күкірт қышқылының эквиваленті төмендегіше жазылады: ал NaOH+ H2SO4 = NaHSO4 + H2O үшін fэкв (H2SO4 )H2SO4 = H2SO4 ·fэкв (H2SO4 ) =1. Сонымен, химиялық реакция үшін эквивалент үғымы оның элементар бөлшек екендігін көрсетеді және бұл реакцияны атом-молекулалық деңгейде қарастыруға жол ашады. Демек, эквивалент, элементар бөлшек болса, онда оның мөлшері де болғаны. Зат мөлшері ретінде “моль” шамасы қабылданғаны, оның бір молі 6,02·1023 элементар бөлшектерден тұратыны мәлім және осы бөлшектер жиынының массасы молярлы массаны беретіндігін білеміз. Бұл тұрғыда эквивалентің де бір молі, оның молярлы массасы деп аталатындығын айтуымыз керек. Реакцияға қатынасушы заттың эквивалентінің молярлы массасын, оның молярлы масасын эквивалент факторына көбейту арқылы анықтайды және міндетті түрде орын алатын реакция теңдеуі берілуі тиіс. Эквиваленттің молярлы массасымен молярлы масса арасындағы жалпы теңдік төмендегіше өрнектеледі. λ Электродтардың өзара қашықтығы 1см (м) болып орналасқан аралығында 1 моль (кмоль) зат ерітілген электролит ерітіндісінің электр өткізгіштігі молярлы электр өткізгіштік – μ (мю) деп аталады. Электродтардың өзара қашықтығы 1см (м) болып орналасқан аралығында заттың эквивалентінің бір молі (кмолі) бар электролит ерітіндісінің электр өткізгіштігі эквиваленттің молярлы өткізгіштігі – λ (лямбда) деп аталады. Молярлы және эквиваленттің молярлы өткізгіштері арасында төмендегідей байланыс бар. Z – ерітіндідегі бейтараптандыру немесе тотығу-тотықсыздану реакциялаының элементар бөлігіне сәйкес клетін сутек ионы немесе электрон саны. Электрохимия ілімінде эквиваленттің молярлы электр өткізгіштігі жиі қолданатын болғандықтан, осы шаманың меншікті электр өткізгіштікпен байланысын қарастыралық. Кез-келген заттың бір эквивалентінің молярлы массасы еріген электролит ерітіндісінің электр өткізгіштігі-эквиваленттің молярлы электр өткізгіштігі деп аталады. Ал, әрбір текшеде зат мөлшері 1/n –моль, яғни ерітінді концентрациясы мынаған тең: 3.3 сурет. әе және λ0 арасындағы байланысты түсіндіруге арналғансхема. Ерітінді концентрациясын 1 л шағып есептесек, өрнек былай жазылады: Эквиваленттің молярлы электр өткізгіштігі ерітінді сұйытылған сайын арта түседі. Шыында да, ерітінді сұйытылғанда электролиттің диссоциациялану дережесі жоғарылайды да ион саны көбейеді, яғни электр зарядын тасымалдаушы бөлшектер саны артады. Диссоциациялану дәрежесі бірге теңелгенде электр өткізгіштіктің мәні де жоғары шегіне жетеді. (3,4-сурет). Жалпы ерітіндіні сұйылту барысында белгілі шамадан соң эквиваленттің молярлы электр өткізгіштігінің мәні өзгермей тұрақты болып қалса, онда осы мәнді шексіз сұйылтқандағы эквиваленттің молярлы өткізгіштігі немесе эквиваленттің шекті молярлы өткізгіштігі – деп атайды да λ0 таңбасымен белгілейді. Электролиттік диссоциация ілімі тұрғысынан диссоциациялану дәрежесі дегеніміз қарастырылып отырған ерітіндінің, оны шексіз сұйылтқандағы эквиваленттің молярлы электр өткізгіштерінің қатынасымен анықталатын шама, яғни: Бұл орайда күшті электролиттер үшін 3,24 қатынасының ешқандай мәні болмас еді, өйткені α=1. Сондықтан 3,24 қатынасы диссоциациялану дәрежесі емес, ол электр өткізгіштіктің қатынасын немесе электр өткізгіштік коэффициентін (fэл) білдіреді. 3,18 теңдеуін төмендегіше жазамыз:
3,18 теңдігіндегі F · U+ F · U- көбейтінділерін ретіне сәйкес λ+, λ - - иондардың қозғалыштығы деп атайды. Өте сұйытылған ерітінділер және күшті электролиттер үшін α=1. олай болса: мұндағы: U0+, U0- - шексіз сұйытылған ерітінжілердегі иондардың абсолютті қозғалыс жылдамдықтары; λ0+, λ0- - шексіз сұйытылған ерітінділердегі иондардың электр өткізгіштігі немесе ион қозғалыштықтары. Көптеген іс-тәжірибелер нәтижесіне сүйене отырып, Кольрауш деген ғалым шексіз сүйытылған ерітінділер үшін эквивалентің молярлы электр өткізгіштігі иондардың қозғалыштығының қосындысына тең екендігін тұжырымдады, яғни:
3,26 – теңдігі Кольрауштың иондардың тәуелсіз қозғалыс заңдылығы деп аталады. 3,26, 3,24 және 3,18 теңдеулерін ескере отырып түрлердірулер жасалық. Ол үшін формулаларды жазып аламыз. Демек, мұндағы: fэл – электр өткізгіштік коэффициенті; α – диссоциациялану дәрежесі. Сұйытылған ерітінділер мен шексіз сұйытылған әлсіз электролиттер үшін иондардың абсолютті қозғалыс жылдамдықтары (U0+, және U0+) өзара шамалас, сондықтан fэл =1 Аррениус ілімі тұрғысынан, эквиваленттің молярлы электр өткіщгіштігінің концентрацияға тәуелділігі тек диссоциациялану дәрежесінің өзгеруімен байланыстырылды және электр өткізгіштік коэффициенті туралы ұғым болмады. Ал күшті электролиттер үшін әрдайым α=1, олай болса λ – f(c) тәуелділігін α - өзгерісімен түсіндіру мүмкін емес. Бұл орайда, күшті электролиттер ерітінділерінің электр өткізгіштігінің заңды жалғасы болып табылатын Дебай және Онзагер ұсынған электр өткізгіштік ілімімен танысалық. жүктеу/скачать 0,55 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|