Сборник основных формул по химии для ВУЗов

Активность растворенного вещества – эмпирическая величина, заменяющая концентрацию, – активность (эффективная концентрация) а, связанная с концентрацией через коэффициент активности f, который является мерой отклонения свойств реального раствора от идеального:

а = fC; а₊ = f₊С₊; а_ = f_C_.

Для бинарного электролита:

– средняя активность электролита;

– средний коэффициент активности.

Предельный закон Дебая-Хюккеля для бинарного электролита: lg f = -0,51z ²I 1/2 , где z – заряд иона, для которого рассчитывается коэффициент активности;

I – ионная сила раствора I = 0,5(С_ir_i²).

4. Электропроводность растворов электролитов

Проводники I рода – металлы и их расплавы, в которых электричество переносится электронами.

Проводники II рода – растворы и расплавы электролитов с ионным типом проводимости.

Электрический ток есть упорядоченное перемещение заряженных частиц.

Всякий проводник, по которому течет ток, представляет для него определенное сопротивление R, которое, согласно закону Ома, прямо пропорционально длине проводника l и обратно пропорционально площади сечения S; коэффициентом пропорциональности является удельное сопротивление материала  – сопротивление проводника, имеющего длину 1 см и сечение 1 см²:

Величина W, обратная сопротивлению, называется электропроводностью – количественной меры способности раствора электролита проводить электрический ток.

Удельная электропроводность (к) – электропроводность проводника I рода длиной 1 м с площадью поперечного сечения 1 м² или электропроводность 1 м³ (1 см³) раствора электролита (проводника II рода) при расстоянии между электродами 1 м (1 см) и площади электродов 1 м² (1 см²).

Молярная электропроводность раствора) – электропроводность раствора, содержащего 1 моль растворенного вещества и помещенного между электродами, расположенными на расстоянии 1 см друг от друга.

Молярная электропроводность как сильных, так и слабых электролитов увеличивается с уменьшением концентрации (т. е. с увеличением разведения раствора V = ¹/_C), достигая некоторого предельного значения ₀(), называемого молярной электропроводностью при бесконечном разведении.

Для бинарного электролита с однозарядными ионами при постоянной температуре и напряженности поля 1 В • м^-1:

 = F(u ⁺ + и),

где F – число Фарадея; и⁺, и – абсолютные подвижности (м²В^-1с^-1) катиона и аниона – скорости движения данных ионов в стандартных условиях, при разности потенциалов в 1В на 1 м длины раствора.

⁺ = Fu⁺;  = Fu,

где ⁺,  – подвижности катиона и аниона, Ом • м² • моль^-1 (Ом • см² • моль^-1).

 = (⁺ + )

Для сильных электролитов  1 и  = ⁺ +

При бесконечном разбавлении раствора (V -> , ⁺ -> ⁺,  -> ,  -> 1) как для сильного, так и для слабого электролитов = ⁺ – – закон Кольрауша: молярная электропроводность при бесконечном разведении равна сумме электролитических подвижностей ⁺,  катиона и аниона данного электролита.

Ионы Н⁺ и OH обладают аномально высокой подвижностью, что связано с особым механизмом переноса заряда этими ионами – эстафетным механизмом. Между ионами гидроксония Н₃O⁺ и молекулами воды, а также между молекулами воды и ионами OH непрерывно происходит обмен протонами по уравнениям:

Н₃O⁺ + Н₂O -> Н₂O + Н₃O⁺

Н₂O + OH -> OH + Н₂O

5. Электрохимические процессы

5.1. Электродные потенциалы. Гальванические элементы. ЭДС

При соприкосновении двух химически или физически разнородных материалов (металл 1 (проводник I рода) – металл 2 (проводник I рода), металл (проводник I рода) – раствор соли металла (проводник II рода), раствор электролита 1 (проводник II рода) – раствор электролита 2 (проводник II рода) и т. д.) между ними возникает двойной электрический слой (ДЭС). ДЭС является результатом упорядоченного распределения противоположно заряженных частиц на границе раздела фаз.

Образование ДЭС приводит к скачку потенциала , который в условиях равновесия металл (проводник I рода) – раствор соли металла (проводник II рода) называется галъвани-потенциалом.

Система: металл (Me) – водный раствор соли данного Me – называется электродом или полуэлементом и схематически изображается следующим образом:

Меⁿ⁺ | Me

Электрод (п/э) записывается так, чтобы все вещества, находящиеся в растворе, были помещены слева, а электродный материал – справа от вертикальной черты.

  0, если на электроде протекает реакция восстановления Меⁿ⁺ + nе -> Ме⁰,