Лсіз электролиттер ерітінділерініҢ термодинамикасы

Дәріс мақсаты–электролиттер туралы жалпы түсінік жәнеәлсіз электрлиттердің ілімдерін оқып білу

Жоспар:

1. Электролиттер. Электрөткізгіштіктің механизмі

2. Күшті және әлсіз электролиттер

3. Әлсіз электролиттер ілімі

4. Диссоциация. Сұйылту заңы

5. Электролиттердің осмостық қасиеттері және диссоциация дәрежесінің анықталуы

6. Электрөткізгіштік және диссоциация дәрежесінің анықталуы

7. Қозғалғыштық және тасымалдау сандары.

Кілт сөздер:электролит, ерітінді, ион, электрөткізгіштік, атом, ӘМЗ, диссоциация, сұйылту заңы, диссоциация дәрежесі, диссоциация константасы, осмостық қасиет, изотоникалық коэффициент, қозғалғыштық, тасымалдау саны

1. Электролиттер. Электрөткізгіштіктің механизмі. Электролиттер деп ерітінділері мен балқымалары иондық электрөткізгіштікке ие болатын заттарды айтады.

Иондар деп зарядталған атомдарды немесе атомдар топтарын атайды: .

Өткізгіштердің екі түрін айырады:

1) I текті өткізгіштер – металдық өткізгіштер – электронды өткізгіштік

2) II текті өткізгіштер – электролиттер – иондық өткізгіштік.

2. Күшті және әлсіз электролиттер.Электролиттер күшті және әлсіз деп екіге бөлінеді.

Күшті электролиттер деп еріген немесе балқыған кезде толық диссоциацияланатын, яғни толығымен иондарға ыдырайтын электролиттерді айтады.

Әлсіз электролиттер деп еріген немесе балқыған кезде ішін-ара диссоциацияланатын электролиттерді айтады. Диссоциация дәрежесі 30% кіші немесе тең.

3. Әлсіз электролиттер ілімі. Әлсіз электролитер ілімі – Аррениус ілімі.

1. Әлсіз электролиттер еріген немесе балқыған кезде диссоциацияланады.

2. Диссоциация ішін-ара өтеді: диссоциация дәрежесі

3. Осындай диссоциация дәрежесінде ерітіндіде иондардың бар болуы айтарлықтай аз, сондықтан өзара әрекеттесу күштерін ескермеуге болады, өйткені әрбір ион ерітікіш молекулаларының артық санымен қоршалған.

4. Әлсіз электролиттер ерітінділері идеалды сұйытылған ерітінділер болып табылады.

5. Әлсіз электролиттер ерітінділері идеалды сұйытылған ерітінділерінің барлық заңдарына бағынады.

6. Әлсіз электролиттер ерітінділері ӘМЗ II заңына бағынады. Мұнда тепе-теңдік константасы диссоциация константасы болып саналады:

7. Әлсіз электролиттердің диссоциация дәрежесі сұйылту кезінді артады.

4. Диссоциация. Сұйылту заңы. Сұйылту үрдісі деп электролит концентрациясының азаюына, сондықтан ерітіндідегі иондар санының азаюына әкеліп соғатын, ерітіндіге еріткіштің қосымша мөлшерін қосу арқылы ерітіндіні сұйылту үрдісін айтады.

Диссоциация деп электролиттің иондарға ыдырау үрдісін айтады. Диссоциацияның екі сандық сипаттамалары белгілі: диссоциация дәрежесі және диссоциация константасы

0 0

Диссоциация дәрежесі ерітілген электролиттің қандай бөлігі диссоциацияланғанын көрсетеді.

÷ (1)

Диссоциация дәрежесідеп берілген жағдайда электролит молекулаларының диссоциацияланған үлесі аталады. Диссоциация дәрежесі еріткіштің табиғатына, температураға, концентрацияға тәуелді:

(2)

Диссоциация дәрежесі сұйылту кезінде артады.

Сұйылту депберілген электролит болатын көлемді айтады.

(3)

с₀ (моль/л)

ӘМЗ II

(4)

(5)

(6)

(7) – Вант–Гоффтің изобарасы бойынша

Диссоциация константасыдеп диссоциация үрдісінің тепе-теңдік константасы аталады, яғни сәйкес иондар мен диссоциацияланбаған молекулалар концентрациясының тұрақтылығын көрсететін, берілген жағдайда тұрақты шама.

Диссоциация үрдісінің екі сапалық сипаттамаларының арасындағы байланыс Оствальд заңымен анықталады.

Диссоциация константасы концентрацияға және ерітіндінің сұйылтуына тәуелсіз болады:

(8)

(9)

Оствальд заңының тұжырымы мен формуласы арасындығы қайшылық (8) және (9) теңдеулерінің оң жағында өзара байланысты шамалар ( болуымен түсіндіріледі. Сондықтан, олар алынған математикалық формулада диссоциация константасының тұрақтылығын қамтамасыз етеді.

5. Электролиттердің осмостық қасиеттері және диссоциация дәрежесінің анықталуы. Бейэлектролиттер мен электролиттердің осмостық қасиеттерінің қатынасын қарастырайық.

(1)

Осы талдаудан электролиттердің осмостық қасиеттерінің бейэлектролиттердің осмостық қасиеттерінен біршама жоғары болатындығы туындайды. Бұл осмостық қасиеттердің ерекшеліктерімен түсіндіріледі. Осмостық қасиеттер заттың ерітілген бөлшектерінің табиғатына тәуелсіз, ал ол тек олардың мөлшеріне тәуелді болатындықтан, электролит пен бейэлектролиттің бірдей концентрациясында осмостық қасиеттердің жоғарлау эффектісін алады. Бұл диссоциация процесі есебінен ерітілген бөлшектер санының көбейю эффектісімен түсіндіріледі, өйткені диссоциация кезінде кемінде 2, 3, 4 иондар пайда болады.

Осмостық қасиеттердің көбею эффектісі изотоникалық коэффициентпен анықталады:

(2)

Изотоникалық коэффициент деп диссоциация процесі есебінен электролиттердің осмостық қасиеттерінің бейэлектрлиттердің қасиеттерінен ауытқу дәрежесін көрсететін шаманы айтады.

Изотоникалық коэффициент диссоциация дәрежесіне тәуелді. Бұл байланыс келесі теңдеумен анықталады:

(3)

(4)

немесе (5)

мұнда - электролиттің бір молекуласынан түзілетін иондар саны.

Сонымен, электролиттердің осмостық қасиеттерін концентрациясы бірдей бейэлектролиттермен салыстыру арқылы зерттеу, (4) және (5) теңдеулер арқылы осмостық қасиеттер бойынша тәжірибе жүзінде диссоциация дәрежесін, ал содан соң Оствальд заңының теңдеуі бойынша диссоциация константасын анықтауға мүмкіндік береді.

6. Электрөткізгіштік және диссоциация дәрежесінің анықталуы. Электрткізгіштік деп заттардың электр тогын өткізу қабілетін айтады. Электролит ерітінділерінің электрөткізгіштігі электрөткізгіштіктің екі түрімен сипатталады:

1. меншікті

2. молярлық (эквивалентті)

1 см (1 м) арақашықтықта орналасқан екі электродтар арасындағы ерітіндінің электрөткізгіштігі меншікті электрөткізгіштік деп аталады.

Меншікті электрөткізгіштік – тәжірибе жүзінде анықтау үшін өте ыңғайлы шама.

[æ] (каппа) – меншікті электрөткізгіштік

æ (1) (2)

Яғни, меншікті электрөткізгіштік электролит ерітіндісінің кедергісін өлшеу арқылы анықталады.

Меншікті электрөткізгіштік еріткіштің табиғатына, электролиттің табиғатына, температураға, концентрацияға және сұйылтуына тәуелді болады.

æ (3)

Электрөткізгіштіктің концентрацияға тәуелділігі графикалық түрде анықталады:

I – концентрация жоғарлаған сайын меншікті электрөткізгіштік артады

II – максимумға дейін көтеріледі және төмендейді

III – концентрацияға кері пропорционалды

Молярлық (эквивалентті) электрөткізгіштік деп 1 см ара қашықтықта орналасқан екі электрод арасындағы 1 моль электролит ерітіндінің электрөткізгіштігін айтады.

l - эквивалентті электрөкізгіштік

(4)

Эквивалентті электрөткізгіштік сұйылту барысында артады және көп сұйылтқанда шекті мәніне жетеді.

Кольрауш заңына бағынады

иондар қозғалғыштығының қосындысына тура пропорционалды.

∽ (5)

(6)

егер , (7)

(8)

Диссоциация дәрежесі берілген сұйылту кезінде және шексіз сұйылту кезінде молярлық электрөткізгіштікке тура пропорционалды болады.

Электролит ерітінділерінде иондар ретсіздік жылулық қозғалыста болады. Сыртқы кернеуді түсірген кезде иондар бағытталған қозғалысқа ие болады және анықталған жылдамдықпен қозғалады.

Кернеуі 1 В/м электр өрісінде иондар қозғалысының жылдамдығын иондардың абсолютты қозғалғыштығы деп атайды .

Электр тоғын тасымалдаумен қатар иондар бір уақытта зат массасын таситын болғандықтан, зарядтарына байланысты әр түрлі иондар электр тогының және заттың әр түрлі мөлшерін тасымалдайды. Сондықтан иондар қозғалғыштығы түсінігі еңгізіледі.

Иондар қозғалғыштығы деп нәтижесінде электр тоғының 1 Фарадейі F=96480 кулон тасымалданатын электр өрісіндегі иондар қозғалысының жылдамдығын айтады.

(1)

(2)

Электр тоғын тасымалдауды сандық сипаттау үшін тасымалдау саны деген түсінік еңгізіледі.

Тасымалдау саны деп иондардың берілген түрімен тасымалданатын электр тоғының үлесі аталады.

(3) Þ (5) Þ (7)

(4) Þ (6) Þ (8)

Бақылау сұрақтары:

1. Электролиттер дегеніміз не?

2. Өткізгіштердің қандай түрлерін білесіз?

3. Күшті және әлсіз электролиттер дегеніміз не?

4. Сұйылту үрдісі дегеніміз не?

5. Диссоциация дәрежесі және диссоциация константасы дегеніміз не?

6. Электрөткізгіштік дегеніміз не және меншікті электрөткізгіштік қалай анықталады?

Глоссарий:

Электролиттер – ерітінділері мен балқымалары иондық электрөткізгіштікке ие болатын заттар.

Иондар – зарядталған атомдар немесе атомдар топтары.

Күшті электролиттер – еріген немесе балқыған кезде толық диссоциацияланатын, яғни толығымен иондарға ыдырайтын электролиттер.

Әлсіз электролиттер – еріген немесе балқыған кезде ішін-ара диссоциацияланатын электролиттер.

Диссоциация – электролиттің иондарға ыдырау үрдісі.

Диссоциация дәрежесі– берілген жағдайда электролит молекулаларының диссоциацияланған үлесі.

Сұйылту –берілген электролит болатын көлем.

Диссоциация константасы– диссоциация үрдісінің тепе-теңдік константасы аталады, яғни сәйкес иондар мен диссоциацияланбаған молекулалар концентрациясының тұрақтылығын көрсететін шама.

Изотоникалық коэффициент – диссоциация процесі есебінен электролиттердің осмостық қасиеттерінің бейэлектрлиттердің қасиеттерінен ауытқу дәрежесін көрсететін шама.

Иондардың абсолютты қозғалғыштығы – кернеуі 1 В/м электр өрісінде иондар қозғалысының жылдамдығы.

Иондар қозғалғыштығы – нәтижесінде электр тоғының 1 Фарадейі F=96480 кулон тасымалданатын электр өрісіндегі иондар қозғалысының жылдамдығы.

Тасымалдау саны – иондардың берілген түрімен тасымалданатын электр тоғының үлесі.

Блиц-тест: