ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Взаимодействие ионов в растворе из "Курс теоретической электрохимии" В предыдущем параграфе рассмотрено взаимодействие одного иона с окружающими его ионами. Требуется определить энергию взаимодействия всех ионов, образующих раствор электролита. Практически важные свойства растворов электролитов зависят именно от взаимодействия всех ионов раствора. Естественно, что в расчете взаимодействия всех ионов надо базироваться на полученных в предыдущем параграфе результатах для одного иона. [c.92] Этот расчет будет в настоящем параграфе выполнен в два приема. Сначала проследим простейщий ход рассуждений. Затем покажем причины его неточности и дополнения, которые нужно ввести для уточнения решения. После этого рассмотрим уже окончательный метод подсчета энергии взаимодействия ионов в растворе. [c.92] Полезно сопоставить полученное приближенное выражение для потенциала ионной атмосферы с выражением для потенциала точечного заряда, даваемого уравнением (30). [c.92] Здесь величина о концентрация электролита, выраженная числом ионов одного знака в 1 см . Отсюда видно, что энергия взаимодействия ионов в растворе возрастает пропорционально не концентрации электролита, а корню квадратному из концентрации. [c.93] Но в изложенном ходе рассуждений допущено еще одно физически существенное упрощение, которое могло ускользнуть от внимания читателя. Дело в том, что распределение ионов в растворе не является чисто случайным и хаотическим, подобным распределению нейтральных молекул в газе. Электростатическое взаимодействие ионов ведет к формированию ионных атмосфер. Поэтому если бы каким-либо способом была соверщена работа взаимной нейтрализации ионов и эта работа, отражающая подсчитанную выше энергию взаимодействия ионов, была учтена, последовал бы второй процесс. Этот второй процесс заключался бы в рассеянии ионных атмосфер. Удерживавщиеся электрическими силами ионные атмосферы после исчезновения зарядов рассосутся, рассыпятся. [c.94] Для пояснения этой идеи приведем такой пример. На упругих кварцевых волосках подвешены два шарика. Зарядим эти шарики электричеством противоположных знаков. Взаимное притяжение заряженных шариков поведет к их сближению и можно будет подсчитать энергию их взаимодействия. Эта энергия сложится из двух слагаемых первое слагаемое выразит величину энергии электростатического взаимодействия, второе — энергию изгибания упругих волосков и энергию небольшого подъема шариков, связанного с изгибанием подвеса. Если с взаимно притянувшихся шариков снять электрические заряды, они не останутся в прежнем положении. Упругие силы волосков и сила тяжести совершат работу.раздвигания шариков. [c.94] Изложенное выше обсуждение электростатического взаимодействия ионов, в результате которого было получено уравнение (44), не учитывает энергии, связанной с неравномерностью распределения ионов в растворе. Для правильной оценки энергии взаимодействия ионов в растворе следует учесть ту работу, которую нужно затратить для преодоления сил электростатического взаимодействия с учетом энергии рассеяния ионной атмосферы. [c.94] Свободная энергия процесса может быть выражена величиной работы, если процесс провести изотермически и обратимо. Энер-ГИЯ собирания или рассеяния ионной атмосферы могла бы быть выражена через работу, если ионную атмосферу удалось бы рассеять обратимым, бесконечно медленным процессом. Предположим, что заряды ионов в растворе медленно и плавно понижаются до нуля. Тогда ионные атмосферы медленно и плавно рассеятся, а ионы, потерявшие свой заряд, распределятся по всему объему раствора. Во всех промежуточных стадиях такого рассеяния, вызванного постепенной потерей ионами их зарядов. [c.94] Вернуться к основной статье