Розрахунок іонної сили розчину і коефіцієнта активності іонів

Щоб розрахувати коефіцієнт активності іонів в розчині, необхідно знати його іонну силу, яка позначається або. Іонна сила-це формальна величина, отримана емпірично, що дозволяє враховувати межіонние взаємодії в електроліті, виходячи з величин зарядів і концентрацій всіх іонів в розчині. Під іонною силою розчину розуміють міру інтенсивності електростатичного поля, створюваного іонами в розчині, чисельно рівну напівсумі твори концентрацій іонів на квадрат їх заряду (5.30).

де - молярні концентрації іонів, що входять в даний розчин; - відповідно їх заряд.

Взаємозв'язок коефіцієнта активності іонів в розчині і величини іонної сили ґрунтується на теорії електролітів Дебая, згодом вони розроблені й розвиненою Хюккель і Девісом. Відповідно до теорії Дебая-Хюккеля цей взаємозв'язок виражається рівнянням:

де і - константи, що враховують природу розчинника. Для води при. і.

Параметр (іонний розмір) відповідає діаметру гідратованого іона. Якщо значення в межах. то твір. Нижче наведені формули Дебая-Хюккеля для водних розчинів, що дозволяють обчислити значення коефіцієнта активності іона в залежності від заряду і величини іонної сили:

а); то значення і при розрахунку їм можна знехтувати. тоді:

При більш високих значеннях іонної сили застосування рівнянь (а) і (б) обмежена через низьку точності, тому використовують формулу рівняння Дебая-Хюккеля з поправкою Девіса:

Розрахувати іонну силу і коефіцієнт активності розчину електроліту, що містить 0,1 моль / л і 0,02 моль / л.

1. Знайдемо молярні концентрації іонів, що утворюють розчин:

підставимо ці значення в формулу (5.30) з урахуванням величини заряду іонів:

2. Так як. то для розрахунку коефіцієнта активності використовуємо рівняння (5.33):.

Так як для однозарядних іонів. і значення. то:

Для двозарядних іонів. . тоді:

Табличні значення коефіцієнтів активності становлять для однозарядних іонів -. а для двозарядних -. що доводить хорошу збіжність розрахованих і експериментальних даних.