Термодинамикалық белсенділік және оның анықтау әдістері.

Белсенділік дегеніміз идеал ерітіндінің термодинамикалық қ асиеті реал ерітіндінің қ асиетіндей болғ андағ ы оның концентрациясы.

Концентрациясы идеал ерітіндінің концентрациясына тең реал ерітіндіден 1 моль компо-нентті алып қ осқ анда ә рекеттесу кү штерге қ арсы жұ мсалатын жұ мыс белсенділік коэффициентін береді

Иондардың жалпы концентрациясы (с) ерітіндідегі электролиттің молдік концентрациясымен анық талады (моль/л).

Ерітіндіде ә р ион ө зіне қ арама-қ арсы иондарды тартып, шоғ ырланып иондық атмосфера тү зеді. Жалпы анық талатын концентрация шартты концентрацияғ а тең болмайды. Иондардың шартты концентрациясын –активті концентрация не активтілік (а) деп атайды. Активті концентрация ерітіндінің қ асиетін (рН, тотығ у-тотық сыздану потенциалын, температура т.б.) сипаттайды. Активті концентрацияның ө лшем бірлігі – моль/л.

Жалпы концентрация мен активті концентрация арасында мына қ атынас орын алады, яғ ни а = f× c

f – активтік коэффициент.

Активтік коэффициент реалдық ерітінділердің қ асиетінің идеалдық ерітінділерден ө згешелігін кө рсететін шама. Активтік коэффициентінің шамасы ә детте бірден кем. Ө те сұ йылтылғ ан ерітінділерде активтік коэффициенті бірге жуық деп есептеуге болады.

Иондардың электролит ерітінділерінде ө зара ә серлесулерін сипаттайтын ұ ғ ым – ерітіндінің иондық кү ші (I). Ерітіндінің иондық кү ші электролиттің табиғ атымен жә не концентрациясымен анық талады, яғ ни

не

Ерітіндінің иондық кү ші шартты тү рде ө лшемсіз шама деп есептеледі.

Ерітіндінің иондық кү ші арқ ылы ерітіндідегі иондардың активтік коэффициенттерін есептеуге болады.

Активтік коэффициенттерді есептеулерде ерітіндінің иондық кү ші шамасына байланысты ә ртү рлі тең деулер пайдаланылады:

1. I < 10^-2 болғ ан жағ дайда кө бінесе тө мендегі тең деу қ олданылады:

1. Ерітіндінің иондық кү ші 0, 01< I < 0, 1 болғ анда:

3. Электролиттің иондық кү ші мына шамалар аралығ ында

0, 1< I < 1, 0 болса:

Белсенділік кө эффициент ү шін теорияның негізгі қ ағ идалары.

Кү шті электролиттердің молекулаларының басым кө пшілігі иондарғ а ыдырайды, яғ ни диссоциацияланады. Олардың қ атарына кү шті қ ышқ ылдар мен кү шті негіздер жә не біраз тұ здар жатады.

Иондар арасындағ ы электр статистикалық ә рекеттесу нә тижесінде иондардың ө зара байланысуы пайда болады, мысалы олардың қ озғ алуы баяулайды жә не ә лсіз электрлиттердегі диссоциациялану дә режесінің азаятыны сияқ ты ерітінділердің де кейбір қ асиеттері ө згереді. Сондық тан концентрация орнына активтілік қ олданылады.

Концентрация мен активтілік а=g·с тең деу арқ ылы байланысады. Мұ ндағ ы: а- активтілік, g- активтілік коэффициенті.

Иондық кү ш дегеніміз ә рбір ион концентрациясының заряд квадратына кө бейтілген кө бейтінді қ осындыларының жартысы, яғ ни I=½ ∑ с_iz_i².

1. Реалды ерітінділердің термодинамикасы.

Белсенділік дегеніміз идеал ерітіндінің термодинамикалық қ асиеті реал ерітіндінің қ асиетіндей болғ андағ ы оның концентрациясы.

Концентрациясы идеал ерітіндінің концентрациясына тең реал ерітіндіден 1 моль компо-нентті алып қ осқ анда ә рекеттесу кү штерге қ арсы жұ мсалатын жұ мыс белсенділік коэффициентін береді

Дебай мен Хюккельдің кү шті электролиттерге арналғ ан электростатистикалық теоричсында ерітіндідегі электролит толық диссоциацияланғ ан деп есептеледі.

Дебай –Хюккель теориясы бойынша, электролиттердің сұ йытылғ ан ерітінділердегі активтілік коэффициенті иондардың зарядына, иондық кү шке, диэлектрлік ө ткізгіштікке жә не температурағ а тә уелді.

lg g=-½ z²√ I

Дебай – Хюккель теориясы мынадай екі жағ дайғ а негізделген:

а) кү шті электролиттер ерітіндіде толығ ымен диссоциацияланады;

б) кү шті электролиттердің идеал ерітіндіден ауытқ уы иондар арсындағ ы электростатикалық кү штердің ә серінен болады.

Электр ө ткізгіштік деп электр ө рісінде заттың электр тогын ө ткізу қ абілетін айтады. Электр тогы ерітіндіден иондар арқ ылы ө теді. Электр ө ткізгіштіктің шамасы ионның электр ө рісіндегі жылдамдығ ымен байланысты, неғ ұ рлым ионның жылдамдығ ы жоғ ары болса, солғ ұ рлым ө ткізгіштгі кө п болады.

Электролиттердің электр ө ткізгіштігі.

Электр ө ткізгіштік деп электр ө рісінде заттың электр тогын ө ткізу қ абілетін атайды. Электр тогы ерітіндіден иондар арқ ылы ө теді. Электр ө ткізгіштіктің шамасы ионның электр ө рісіндегі жылдамдығ ымен байланысты, неғ ұ рлым ионның жылдамдығ ы жоғ ары болса, соғ ұ рлым электр ө ткізгіштігі кө п болады

Электр ө ткізгіштіктің мә ні L электр кедергісінің кепі шамасына тең:

L=¹∕ _R, ал R=rl/S

r - меншікті кедергі

l - ө ткізгіштің ұ зындығ ы

S - ө ткізгіштің ауданы

Олай болса, меншікті электр ө ткізгіштік К меншікті кедергінің кері шамасына тең:

К=¹/r

Меншікті электр ө ткізгіштік. Электр ө ткізгіштіктің жалпы мә ні L электр кедергісінің кері шамасына тең: L = 1/R (1)

Электр кедергісі R = ρ · l/S (2)

мұ нда ρ – меншікті кедергі, ом× м (ом× см); l - ө ткізгіштің ұ зындығ ы, м (см); S - ө ткізгіштің кө лденең қ имасының ауданы, м² (см²)

Олай болса, меншікті электр ө ткізгіштік c меншікті кедергінің кері шамасына тең: c = 1/ ρ (3)

Меншікті электр ө ткізгіштіктің ө лшем бірлігі – Ом^-1·м^-1 (Ом^-1·см^-1) немесе См·м^-1 (См -Сименс). Осыдан меншікті электр ө ткізгіштік деп ара қ ашық тығ ы 1м, аудандары 1м² екі электрод арасындағ ы (кө лемі 1м³) ерітіндінің ө ткізетін электр тогын айтамыз.

Меншікті электр ө ткізгіштік ерітіндідегі иондар мө лшерімен жә не олардың қ озғ алу жылдамдығ ымен байланысты.

Меншікті электр ө ткізгіштік сонымен бірге еріген зат пен еріткіштің табиғ атына жә не температурағ а тә уелді; температураның ө суімен иондардың жылдамдығ ы да ө сіп, меншікті электр ө ткізгіштік артады.

Эквивалентті электр ө ткізгіштік. Эквивалентті электр ө ткізгіштік деп 1 моль· экв электролиттің диссоциациялануынан тү зілетін иондардың электр ө ткізгіштігін айтады. Эквивалентті электр ө ткізгіштіктің мә ні ара қ ашық тығ ы 1 м екі электрод арасына орналасқ ан жә не ішінде 1моль· экв электролит еріген ерітіндінің электр ө ткізгіштігін айтады.

Эквивалентті электр ө ткізгіштік меншікті электр ө ткізгіштік арқ ылы былай анық талады: l=c× V=χ /с

мұ ндағ ы l -эквивалентті электр

Эквивалентті электр ө ткізгіштік арқ ылы былай анық талады:

l=кV=к/с

l- эквивалентті электр ө ткізгіштік: V - сұ йылту саны(V=1/c) l - концентрация, моль/л

Концентрация ө ссе эквивалентті электр ө ткізгіштік тө мендейді, ал ерітіндіні сұ йылтқ ан сайын – жоғ арылайды. Ерітіндіні сұ йылту кезінде электр ө ткізгіштік белгілі бір максимал мә нге жетіп, одан ә рі сұ йылтқ анда ө згермей тұ рақ ты мә нін сақ тайды. Электр ө ткізгіштіктің осы тұ рақ ты максимал мә нін шексіз сұ йылтқ ан ерітіндінің электр ө ткізгіштігі (l_∞ ) деп атайды.

l_∞ =l₊+l_-

Бұ л тең деу электролиттің шексіз сұ йылтылғ ан ерітіндісінің электр ө ткізгіштігі оның катионы мен анионының осы ерітіндідегі электр ө ткізгіштіктерінің (яғ ни қ озғ алғ ыштық тарының) қ осындысына тең екенін кө рсетеді. Бұ л тең деу Кольрауш заң ы немесе иондардың еркін қ озғ алыс заң ы деп аталады. электролиттің диссоциациялану дә режесі тө мендейді жә не керісінше. ө ткізгіштік, Ом^-1·м²·моль^-1. Эквивалентті электр ө ткізгіштікті тікелей ө лшеуге болмайды.

Бақ ылау сұ рақ тары:

1. Э лектролиттік диссоциация теориясының қ андай кемшіліктері бар?

2..Кү шті электролиттердің теориясының мә ні, қ алай тү сіндіріледі?

3. Термодинамикалық белсенділік дегеніміз нежә не оның анық тау ә дістері. қ андай?

4. Реалды ерітінділердің идеал ертінділерден айырмашылық тары қ анай?

5..Меншікті жә не эквивалентті электрө ткізгіштік. дегеніміз не? Қ алай есептейді?

6. Шексіз сұ йылтылғ ан ерітіндісінің электр ө ткізгіштігін қ андай тең деумен анық тайды?

Ә дебиеттер:

1. Киреев В.А. Курс физической химии. – М.Химия, 1995 г., 6-10 с.

2. Страмберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. – М.-Высшая шкла, 1993 г., 8-12 с.

3. Оспанов Х.Х. Физическая химия. – Алматы, 1999 г., 6-12 с.

4.. Жайлауов С. Физикалық химия. Алматы: Рауан, 1992

5. Болдырев А.И. Физическая и коллоидная химия. М.: Высшая школа, 1983.

6.. Жайлау С.Ж., Кулажанова К.С. Физическая и коллоидная химия. – Алматы: Санат, 1999, с. 234.