МС. Жайлауов физикалық химия мазмұНЫ

Онда диссоциация константасы К=

Бұл өрнекті Оствальдтьщ суйылту заңы (1888) дейді.

Бұдан берілген концентрациядағы диссоциациялану дәрежесі жоғарылаған сайын, диссоциация константасынын, артатыны анық көрінеді. Демек, электролиттің күшін диссоциация константасы арқылы оңтайлы өлшеуге болады. Кез келген теңдік константасы сияқты диссоциация константасы да температураға тәуелді шама. Олай болса, электролит күші температураға сәйкес өзгереді. Осы жоғарыда алынған өрнек бойынша, берілген концентрациядағы электролиттің диссоциациялану дәрежесінің шамасын пайдала-нып, диссоциация константасын анықтайды. Сол сияқты берілген концентрациядағы диссоциация константасын пайдаланып, кез келген концентрациядағы диссоциациялану дәрежесін есептеп шы-ғарады. (96) өрнек тек бинарлы электролиттер үшін екенін еске-ріп, басқа күрделі электролиттер үшш біршама түрлендіріп, өр-некті концентрация мен диссоциациялану дәрежесі сияқты айны-малы шамалар арқылы сипаттау керек екенін айтқан жөн.

Күшті электролиттер. Қөптеген заттар ерігенде молекуласының басым көпшілігі иондарға ыдырайды, яғни диссоциацияланады. Олардың қатарына күшті қышкылдар мен күшті негіздер және біраз тұздар жатады. Күшті электролиттердің ерітінділерінде Оствальдтың сұйылту заңынан едәуір ауытқушылық байқалады. Әуелде бүл құбылыс аномальді деп есептелді. Әйтсе де, мұны нақ-тылы тәжірибелер арқылы зерттеу, күшті электролиттердің толық диссоциацияланатынын көрсетті. Аса жоғары емес, шамамен орташа не одан да төменгі концентрациядағы электролит ерітінді-лерде тек ион түрінде болады. Демек, күшті электролит ерітіндіде-гі иондар концентрациясы осындай әлсіз электролитпен салыстыр-ғанда біраз жоғары болады және дәл осының салдарынан ион-дардың ара қашықтығы жақындай түседі де иондардың өзара әрекеттесуі, әсерлесуі күшейеді. Мұндағы көптеген жайларға электролиттердің ток өткізгіштігін талдау кезінде қайта ора-ламыз.

Электролит ерітінділердің ток өткізгіштігі. Жалпы ток өткіз-гіштері бірінші текті және екінші текті болып бөлінеді. Бірінші

текті өткізгіштерден ток өткенде иондар ауысуы байқалмайды, Бұған металдар мен жартылай өткізгіштер мысал болады. Ал, екінші тектегі ток өткізгіштерге электролит ерітінділері мысал. Олардағы токтың өткізілуі иондар ауысуымен және химиялық құбылыспен тікелей байланысты. Екінші тектегі өткізгішке ток бірінші тектегі өткізгіш арқылы жеткізіледі. Мұнда олардың түйіс-кен жерлерінде токтың ауысу механизмі өзгеріп, электролит ион-дары өз зарядын берсе, бейтарап атомдар зарядталады. Бұл құ-былыстарды электродты процестер дейді. Ал электродты процестер М. Фарадейдің заңдарына (1834) бағынады: 1) электролиз кезінде турленген (ауысқан) заттық мөлшері ток Іиамасына пропорцио-налды; 2) бір мөлшердегі электр тогы өткенде түрленген (ауысқан) заттыц шамасы химиялық эквиваленттілікке пропорцио-налды.

Ерітінді аркылы бір Кулон электр тогы өткенде ауысқан зат-тың граммен өлшенетін шамасын электрохимиялык, эквивалент дейді. Бір грамм-эквиваленттің электрохимиялык эквивалентке қатынасын Фарадей саны (Р) дейді және ол заттардың табиғаты-на тәуелсіз. Дәл өлшенген Фарадей саны Ғ = 96 484, 56 -+0,27 Қу-лон/моль. Бұл сан бір зарядты ионы бар заттың бір молінде бола-тын заряд санына тең. Оны элементар ион зарядтарыныд санына (г) көбейткенде, бір мольдегі иондар алып жүретін электр шамасы шығады. Ал, Фарадей санын Авогадро санына бөлгенде, электрон немесе протон зарядына теңелетін бір зарядты жалғыз ионның, заряды шығады:

Е= 1,6 022-10-¹⁹ Кулон = 4,8030-10-эл. ст. бірлік.

Электролиттердің электр тогын өткізгіштік қабілеті иондардың қозғалгыштығына да байланысты. Бұл құбылысты зерттеу элект-ролит ерітінділердің қасиеті жайлы көптеген мәліметтерді анық-тауға мүмкіндік береді/Мысалы, оның көмегімен әлсіз электро-литтердің диссоциациялану дәрежесі мен диссоциация константа-сының шамасы және күшті электролиттердід активтілігі мен активтілік коэффициенті жайлы деректерді анықтап, изотоника-лық коэффициентті есептеуге болады. Әр түрлі процестердің жү-руін бақылау үшін иондар қозғалысындағы айырмашылық пайда-ланылады.

Ерітіндіде тасымалданатын электр саны иондардың саны және оның жылдамдығы мен заряды сияқты шамаларға күрделі функ-ционалды тәуелділікте болады Ал, жылдамдық ион табиғатына, ерітіндінің тұтқырлығына, температура мен потенциал градиенті-не байланысты

Сонымен электролит ерітіндінін, электр өткізгіштік қабілеіі электр өткізгіштікпен немесе оған кері шама — кедергімен сипат-талады. Электр өткізгіштікті (L) мына формула бойынша есеп-тейді:

L== мұндағы S — өткізгіштің көлденең қима ауданы, I — өткізгіштің ұзындығы (екі электрод аралығы), R — өткізгіштің кедергісі, — меншікті этектр өткізгіштік, яғни ауданы бір шаршы сантиметр болатын және бірі-бірінен бір сантиметр қашықтықтағы екі электрод арасындағы ерітіндінің электр өткізгіштігі. Егер электр өткізгіштік Ом~'-мен өлшенсе, меншікті электр өткізгіштік өлшемі Ом-^-см-¹ болады.

Ом заңы бойынша кедергі (R) кернеуге (U) тура, ток күшіне

(I) кері пропорционалды, яғни R= . Бұдан

мұндағы і — ток тығыздығы (А/см²), х — потенциал градиенті (В/см).

Олай болса, потенциал градиенті 1 В/см болғанда 1 см² ері-тінді арқылы 1 секундта өтетін электрдің мөлшерін сипаттайды екер.

Ерітіндідегі иондардың қасиеттерін нақты зерттеу үшін мен-шікті электр өткізгіштіктен гөрі, эквивалентті электр өткізгіштікті

() пайдаланған әлдеқайда тиімді Ол 1 см қашықтықта орна-ласқан, бет ауданы бірдей екі электрод арасында берілген кон-центрациядағы электролит ертіндісінід бір грамм-эквивалентінен пайда болатын барлық иондардың электр өткізгіштігін сипаттай-ды. Егер осы екі электрод аралығында V см³ көлемдегі ерітінді болса, онда осы ерітіндімен шектесетін электродтың беті 5 см²-не сәйкес келеді. Демек,

_.

(99)

Ендеше электролит ерітіндісінің меншікті электр өткізгіштігі мен концентрациясы белгілі болса, онда оның эквивалентті электр өткізгіштігін оңай есептеуге болады екен. Эквивалентті электр өткізгіштік Ом-см^-г-экв¹ өлшеммен өлшенеді

Ерітіндідегі иондар арасында ешқандай өзара әрекеттесу бол-маған жағдайда, меншікті электр өткізгіштік электролиттің кон-центрациясы өскен сайын өседі, яғни олар түзу сызықты байла-ныста болады екен. Ал, эквивалентті өткізгіштік электролит кон-центрациясына тәуелсіз^) Алайда, бұл айтылған пікір электролит ерітінділері барынша сұйытылған кезде ғана өз күшінде қалады. Өйткені ерітінді шексіз сұйытылғанда ондағы иондар бір-бірінен едәуір алыс орналасады да, олардың арасындағы кулондық әсер әлсірейді. Мұны көптеген тәжірибелер көрсетіп отыр және осы тұста ерітінді табиғатына байланысты тура тәуелділік концентра-цияның белгілі бір мәнінен бастап ауытқиды.

Көптеген электролиттердің меншікті электр өткізгіштіктерінің концентрациядан тәуелділігі 26-суретте көрсетілген. Суреттен

3 6--

! I