§ 8. Коэффициент активности и ионная сила

Коэффициент активности ионов зависит не только от концентрации данного электролита в растворе, но и от концентрации посторонних ионов, присутствующих в этом растворе. Мерой электрического взаимо­действия между всеми ионами в растворе является так называемая ионная сила, величина которой зависит от концентрации и зарядов всех ионов, присутствующих в растворе.

Ионная сила  раствора, содержащего ионы Kt, An и т.п., может быть определена по формуле:

где [Kt], [Аn]-концентрации ионов Kt, An, г-ион/л;

z_Kt, z_An – заряды ионов.

Или, иначе говоря, ионная сила раствора равна полусумме произве­дений концентраций ионов на квадраты их зарядов:

Например, для раствора, содержащего в 1 л 0,01 моль BaCl₂ и 0,1 моль NaNO₃, ионная сила равна:

тaк кaк [Cl^-] = 2[Ba²⁺]=2•0,015 г-ион/л, тo

С увеличением ионной силы раствора коэффициент активности уменьшается. Однако, достигнув определенного минимального значения, коэффициент активности при дальнейшем увеличении ионной силы воз­растает.

Зависимость коэффициента активности иона от ионной силы очень разбавленного водного раствора электролита выражается следующей формулой Дебая и Хюккеля:

lg = -0,5z² (4)

где z — заряд иона.

Зависимость ионной силы от концентрации раствора.

Для сильно разбавленных растворов бинарного электролита (типа Kt⁺An^-), состоящего из однозарядных ионов (NaCI, KC1, NaNO₃, KNO₃ и т. п.), ионная сила равна:

 = ½([Kt⁺]·1²+[An^-]·1²)=1/2([Kt⁺]+[An^-])

[Kt⁺] =[Аn^-] = С_мол

(С_мол — молярная концентрация, иногда ее обозначают С)

 = ½·2с_мол=с (5)

т.е. ионная сила разбавленных растворов бинарного электролита (типа Kt⁺An^-) равна молярной концентрации электролита. Для электролитов указанного типа

Аналогичным образом можно показать, что для сильно разбавленных растворов электролитов типа KtAn₂(BaCl₂) и Kt₂An(Na₂CO₃)

 = 3c (7)

Для электролитов типа Kt⁺⁺An^{- -} (ZnSO₄):

Для электролитов типа Kt⁺⁺⁺An₃^- (AlCl₃) и Kt₃⁺An^{- - -} (Na₃PO₄)

В общем виде для электролита ионную силу раствора можно вычислить по формуле:

где С- молярная концентрация раствора электролита.

Зависимость коэффициента активности иона от ионной силы очень разбавленного водного раствора электролита выражается следующей формулой Дебая и Хюккеля:

lg = -0,5z² (4)

где z — заряд иона.

В общем виде для электролита ионную силу раствора можно вычислить по формуле:

где С- молярная концентрация раствора электролита.

И формула Дебая-Хюккеля будет иметь вид:

15