Физическая химия. Часть III. Электрохимия. Егорова К.В - 7 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СГАУ | Самара

Составители: 

Рубрика: 

7
ляет собой кристалл, построенный из ионов
Na
+
и Cl
−
. При растворении
NaCl происходит разрушение кристалла за счет взаимодействия ионов с
диполями растворителя. Энергию, необходимую для разрушения кристал-
лической решетки, можно рассчитать по формуле М. Борна:
2
120
00
1
1
4
zze
GN A
rn
πε
Α
⋅⋅
⎛⎞
Δ= ⋅⋅ ⋅ −
⎜⎟
⋅⋅
⎝⎠
. (1.3)
Здесь z
1
e
0
и z
2
e
0
есть абсолютные заряды ионов, находящихся на рас-
стоянии
0
r
;
A
– константа Маделунга, зависящая от типа кристаллической
решетки; n – константа, связанная со сжимаемостью кристалла. Величину
GΔ следует сопоставить с суммарной энергией сольватации ионов:
22
0
0
1
1
8
i
s
i
ze
GN
r
π
εε
Α
⋅
⎛⎞
−Δ = ⋅ ⋅ −
⎜⎟
⎝⎠
, (1.4)
где ε - диэлектрическая постоянная раствора. Энергия сольватации весьма
значительна. Сравнительно небольшое различие энергии Гиббса, рассчи-
танной по уравнениям (1.3) и (1.4), соответствует энергии растворения ве-
щества. Правильность такой модели образования растворов электролитов
подтверждена расчетами, основанными на замкнутом термодинамическом
цикле Борна – Габера.
По второму механизму раствор получается при растворении вещества,
состоящего
из нейтральных молекул. Так, например, при растворении в
воде газообразного хлористого водорода получается раствор сильного
электролита – соляной кислоты. Однако и здесь процесс сводится к хими-
ческому взаимодействию с молекулами воды
23
H
Cl H O H O Cl
+
−
+→ +,
при котором протон переходит от молекулы
H
Cl к молекуле
2
H
O
с обра-
зованием иона гидроксония. Кроме того, образовавшиеся ионы
3
O
+
и
Cl
−
вступают в ион-дипольное взаимодействие с молекулами воды. Таким
образом, энергия, необходимая для разрыва химической связи
H
Cl
−
компенсируется энергией связывания протона с молекулой воды и энерги-
ей гидратации ионов
3
H
O
+
и Cl
−
.
Термодинамическую устойчивость растворов электролитов обеспечи-
вает существование сольватных оболочек ионов.
Теория Аррениуса оставляла открытым вопрос о ион-ионном взаимо-
действии в растворах, ионы представлялись как частицы идеального газа.
Игнорирование взаимодействия между ионами в растворе приводило к на-

Страницы