Концентрация или активность?

Оказывается, заряды ионов влияют на разные свойства растворов электролитов. Учесть это влияние можно, введя представление об активности а, или активной концентрации, электролита. Определяется активность произведением коэффициента активности на концентрацию электролита в растворе (например, нормальность).

Коэффициент активности показывает меру этого различия. Он должен быть подобран так, чтобы все уравнения, справедливые для разбавленных растворов, оставались справедливыми и для концентрированных.

Найти коэффициент активности можно различными путями. Экспериментальный путь заключается в том, что сравнивают значения какой-либо характеристики раствора, например электропроводимости, полученное из эксперимента для данного раствора с рассчитанным для разбавленного раствора.

Можно попытаться рассчитать коэффициент активности. Для этого нужно ясно представлять действие всех сил между частицами раствора и их природу, а также иметь сложный математический аппарат для их описания. В концентрированных растворах произвести такой расчет очень трудно, а для разбавленных растворов электролитов Дебай и Хюккель предложили учитывать влияние всех ионов, находящихся в растворе, используя коэффициент активности каждого из них. Оказывается, это можно сделать, если выразить суммарную концентрацию всех солей в растворе через ионную силу. Ионной силой называется полусумма произведений концентрации каждого иона на квадрат числа его заряда (валентности).

Так как число ионов каждого сорта в растворе определяется степенью диссоциации электролита и их активностью, то, зная ионную силу, можно определить коэффициент активности ионов. Дж. Льюис и М. Рендалл сформулировали правило: в растворе с данной ионной силой все диссоциирующие на ионы вещества имеют коэффициенты активности, не зависящие от природы и концентрации данного вещества, но зависящие от числа и заряда его ионов. Этот закон справедлив также для разбавленных растворов, в которых влияние ионов разных знаков на поведение друг друга мало.

Не подумайте, что сильные электролиты – только соли, при растворении которых все молекулы диссоциируют на ионы. Диссоциация характерна и для веществ, с полярными молекулами. Что происходит, когда вещество с молекулярной кристаллической решеткой (состоящей из полярных молекул) попадает в воду? Молекулы воды располагаются у противоположных полюсов диполей молекулярной кристаллической решетки, молекулы вещества деформируются, расстояние между их противоположно заряженными полюсами увеличивается, в результате химическая связь между отдельными частями молекулы ослабевает. Если воздействие молекул воды на такую дипольную молекулу значительное, то она распадается на положительно и отрицательно заряженные ионы, т. е. раствор становится электропроводящим – в нем есть носители тока. Например, обладающие дипольным моментом молекулы неорганических кислот сами по себе не могут проводить электрический ток. Но при растворений такой «абсолютно сухой» кислоты в воде, молекулы способствуют практически полной диссоциации молекул H2SO4, НС1, HNO3 и других на положительно заряженные ионы Н и отрицательно заряженные анионы.


Полезное чтиво:
Растворение электролитов в воде
Электролиз
Явление электролиза в водных растворах
Об электрометаллургии
Где используется явление электролиза
Выделение примеси металлов