Физическая химия. Исследование растворов электролитов методом электрической проводимости - 12 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СЗТУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

12
Дебай и Гюккель приняли основную идею Гхоша о кристаллоподобном
распределении ионов в растворе. Однако в растворе ионы в результате теплово-
го движения располагаются вокруг какого-то центрального иона в виде сферы.
Так как в растворе преобладает поступательное движение (а не колебательное,
как в кристаллах), ионы, входящие в состав сферы, окружающей центральный
ион, непрерывно обмениваются своими местами с другими ионами. Такая ста-
тистическая сфера называется ионной атмосферой. Все ионы раствора равно-
ценны, каждый из них окружен ионной атмосферой, и, в то же время, каждый
центральный ион входит в состав ионной атмосферы какого-либо другого иона.
Существование ионных атмосфер и есть тот характерный признак, кото-
рый по Дебаю и Гюккелю отличает реальные растворы электролитов от
идеальных.
В очень разбавленных растворах сильных электролитов можно условно
считать, что взаимодействие между ионами целиком определяется электроста-
тическими силами. Поэтому теория растворов электролитов Дебая и Гюккеля
называется электростатической. Данная теория базируется на ряде допущений:
1. Все молекулы электролита полностью распадаются на ионы
()
1α= .
2. Ионы – точечные заряды (процессами сольватации можно пренебречь).
3. Можно пренебречь всеми видами взаимодействий в растворе, кроме
электростатического взаимодействия иона с его ионной атмосферой.
4. Электростатическое поле иона и ионная атмосфера имеют шаровую сим-
метрию.
5. Диэлектрическая проницаемость раствора равна диэлектрической прони-
цаемости чистого растворителя (электролит не влияет на диэлектрические
свойства).
Потенциал вокруг иона (согласно теории Дебая и Гюккеля) складывается из
потенциала иона
и
ψ
и потенциала ионной атмосферы
..иа
ψ
. Для точки r , распо-
ложенной на расстоянии r от центрального иона, его потенциал (кулоновский
потенциал) с учетом диэлектрической проницаемости среды ε определяется
выражением
()
0
1
4
i
è
ze
r
r
ψ
πε ε
= , (2.22)
где
12
0
8,85418782 10 /Фмε
−
=⋅ - диэлектрическая постоянная вакуума (электри-
ческая постоянная). Таким образом, в растворе чисто кулоновский потенциал
понижается в ε раз по сравнению с его величиной для изолированного иона в
вакууме [6].
Второй эффект в растворе вызван наличием ионной атмосферы. Установле-
но, что потенциал уменьшается с расстоянием r более резко, чем это предска-
зывает уравнение (2.22). Отмеченное обусловлено наличием слабого противо-
положного заряда ионной атмосферы, которая притягивается к центральному
иону. В такой ситуации говорят, что центральный заряд экранирован, и соот-
ветствующий потенциал
ψ
называется экранированным кулоновским потен-

Страницы