В растворах электролитов

Электрическая проводимость и ЭДС

(разделы кафедрального задачника

по химической термодинамике)

Составитель: Беляев Б.А.

2005 г.

Концентрация и активность ионов

в растворах электролитов

В качестве основной концентрационной характеристики растворов электролитов используется моляльная концентрация m, или моляльность, показывающая какое количество вещества электролита содержится в 1 кг растворителя:

,

(1.1)

где n_B – количество вещества электролита, моль;

m_s – масса растворителя, кг.

Для ненасыщенных растворов и неизотермических условий применение моляльной концентрации предпочтительнее использования молярной концентрации, поскольку моляльность не зависит от температуры и от изменения объема раствора.

Процессы диссоциации в растворах электролитов лучше учитываются при введении средней ионной моляльности m_±, связь которой с моляльной концентрацией m электролита выражается уравнением:

,

(1.2)

где n₊ и n_– – количество катионов и количество анионов в формульной единице электролита соответственно; n = n₊ + n_– – общее количество ионов в формульной единице электролита .

Важной характеристикой электролитов является ионная сила раствора I, связанная с концентрациями ионов следующей формулой:

,

(1.3)

где m_i – моляльность i -го иона в растворе, моль/кг растворителя;

z_i – зарядовое число i -го иона, безразмерная величина.

Средняя ионная активность a_± определяется по формуле:

,

(1.4)

где g_± – средний ионный моляльный коэффициент активности, безразмерная величина; m° – стандартная моляльность, m° = 1 моль/кг растворителя.

Общая активность a электролита связана со средней ионной активностью a_± следующим соотношением:

,

(1.5)

где n – общее количество ионов в формульной единице электролита.

Из определений а и a_± следует, что обе эти величины безразмерные.

Задание 1

Для водного раствора сильного электролита по данным табл. 1 рассчитайте следующие величины:

1) ионную силу I на основе моляльности;

2) среднюю ионную моляльность m _±;

3) среднюю ионную активность a _±;

4) общую активность электролита a.

Таблица 1. Исходные данные к заданию 1.

№ вари- анта	Электролит	m, моль/кг воды	№ вари- анта	Электролит	m, моль/кг воды
	CaCl2	1,0		Co(NO3)2	3,0
	Ca(NO3)2	2,0		K3[Fe(CN)6]	1,0
	KI	1,5		H2SO4	15,0
	AlCl3	0,7		KOH	10,0
	LaCl3	2,0		HCl	15,0
	SnCl2	0,1		FeCl2	1,5
	Na2SO4	0,4		MgCl2	3,0
	UO2(ClO4)2	5,0		Pb(NO3)2	1,0
	Al2(SO4)3	1,0		HClO4	16,0
	NaH2PO4	1,0		LiCl	20,0
	AgNO3	3,0		NaOH	20,0
	NaF	0,8		NiSO4	2,0
	Cr2(SO4)3	1,0		NH4NO3	20,0
	ZnBr2	20,0		HNO3	3,0