Растворы сильных электролитов

В растворах сильных электролитов межионное взаимодействие является главной причиной кажущегося уменьшения концентрации ионов.

Есть аналитическая (обычная) концентрация электролита, которую вычисляют исходя из состава раствора и его плотности. В физико-химических свойствах раствора проявляется кажущаяся или эффективная концентрация, называемая активностью a. Математически она выражается следующим образом:

a = f · c

где f – коэффициент активности, c – аналитическая концентрация. По мере разбавления раствора значение f приближается к единице, а активность a – к концентрации c.

Основная задача теории сильных электролитов заключается в вычислении или экспериментальном определении коэффициентов активности разных электролитов. По теории Дебая-Хюккеля для очень разбавленных водных растворов коэффициент активности иона вычисляется по формуле

,

где z – заряд иона, I – так называемая ионная сила раствора, определяемая как половина суммы произведений концентраций ионов на квадраты их зарядов:

Раствор может содержать несколько веществ электролитов. Суммирование должно производиться по всем имеющимся ионам.

Практически, коэффициенты активности редко вычисляют по формуле Дебая-Хюккеля. Их находят по таблицам для конкретного иона в зависимости от ионной силы раствора.

Коллигативные свойства растворов электролитов.

В растворах электролитов содержится большее число кинетически независимых частиц по отношению к не электролиту с той же молярной концентрацией. Следствие этого было обнаружено Вант-Гоффом. Осмотическое давление, Δ Т _з и Δ Т _к имеют значения, в 2 и более раз превышающие те, которые вычисляются по формулам законов Вант-Гоффа и Рауля. В обычные формулы, определяющие коллигативные свойства, Вант-Гофф ввел так называемый изотонический коэффициент:

Δ T _{з, электролит} = i · K · b;

Δ T _{к, электролит}= i · E · b;

π_{электролит}= i · c · R · T

Предельное значение изотонического коэффициента равно целому числу, совпадающему с числом ионов, на которые распадается структурная единица электролита. Так, у хлорида натрия i _пред = 2; у хлорида кальция CaCl₂ i _пред = 3; у хлорида алюминия AlCl₃ i _пред = 4. В растворах с достаточно высокой концентрацией изотонический коэффициент существенно меньше ожидаемого целого числа вследствие понижения активности ионов.

Среди электролитов в организме человека в наибольшем количестве присутствует хлорид натрия. На его долю приходится около 93% осмотического давления плазмы. Внутривенно можно вводить только растворы, изотоничные плазме крови. Простейшим из таких растворов является физиологический раствор хлорида натрия с массовой долей NaCl 0,9% (ρ = 1,0047 г/мл). Его молярная концентрация 154,7 ммоль/л. Применяются и более сложные рецептуры заменяющих плазму растворов, приближенные к минеральному составу плазмы.