7.2
İyonik Derneği
Güçlü elektrolitlerin genellikle tamamen sulu çözeltide serbest iyon olarak var olduğu varsayılır. Gerçekte, zıt yüklü iyonlar kısmen birleşerek iyon çiftleri oluşturabilir, ancak NaCl veya NaOH gibi birçok 1:1 elektrolitte hariç.
Bjerrum, bir iyon çiftini, elektrostatik çekimlerinin termal enerjiyi aşacak kadar yakın iki zıt yüklü iyon olarak tanımlamıştır; bu ikiye 2kT olarak nicelenir; burada k Boltzmann sabiti ve T mutlak sıcaklıktır. Bu koşul sağlandığında, iyon ilişkisi olumlu hale gelir.
İyon eşleşmesi, 2:1 veya 2:2 elektrolitlerde olduğu gibi daha yüksek iyonik yüklerle artar ve düşük konsantrasyonlarda bile önemli bir iyon çifti payı oluşur. Bu tahmin deneysel olarak desteklenmektedir. İyon çiftlerindeki katyon yüzdesi molaliteye karşı çizildiğinde, sonuçlar Bjerrum'un teorisiyle yakından örtüşür.
Ayrıca çözücüden de güçlü şekilde etkilenir: suyun yüksek dielektrik sabiti, elektrostatik çekimini zayıflatır ve iyon eşleşmesini sınırlarken, daha düşük dielektrik sabitli çözücüler iyon-iyon çekimini artırır ve iyon çifti oluşumunu 1:1 elektrolitler için bile önemli hale getirir.
İyonik ilişki, elektrolit çözeltisinde zıt yüklü iyonların birleşerek iyon çiftleri oluşturmasıdır. Bjerrum, iyon çiftlerini, elektrostatik çekimleri sistemin termal enerjisini aşan iki zıt yüklü iyon olarak tanımlar; bu enerji genellikle 2kT olarak ifade edilir. Elektrostatik çekim, iyon yüküne, ayrım mesafesine ve ortamın dielektrik sabitine bağlıdır. kT ile temsil edilen termal enerji, moleküler hareket nedeniyle iyonların bağımsız hareket etme eğilimini yansıtır. İyon eşleşmesi, çekici Coulombik etkileşimin bu termal çalışıklığı aşacak kadar güçlü olması durumunda gerçekleşir. 2kT eşiği keyfi değildir; Bu, çekimin termal kaçış üzerinde baskın olduğu pratik bir ölçüt.
Bjerrum teorisine göre, suda iyon eşleşmesi genellikle 1:1 elektrolitler için minimaldir, ancak daha yüksek yüklü iyonlar için, düşük konsantrasyonlarda bile daha güçlü elektrostatik etkileşimler nedeniyle önemli ölçüde artar.
Su, moleküler polaritesi nedeniyle yüksek dielektrik sabitine sahiptir. Bu, iyonlar arasındaki elektrostatik çekimi azaltır ve sulu çözeltilerde iyon çifti oluşumunu sınırlar. Buna karşılık, daha düşük dielektrik sabitli çözücüler ayrılmış yükleri stabilize etmede daha az etkilidir; bu da daha güçlü elektrostatik çekime ve iyon eşleşmesinin artmasına yol açar. İyonik ilişki, bir çözeltinin elektriksel iletkenliğini azaltır çünkü iyonlar CaSO₄ ve MgF₂ gibi ilişkili türler oluşturur. İletkenlik ölçümleriyle ilişkinin kapsamı tahmin edilebilir. İyonik ilişki genellikle seyreltilmiş sulu çözeltilerde önemsizdir, ancak yoğun çözeltilerde anlamlı hale gelir. Sonsuz seyreltmede, iyon ilişkisinin derecesi sıfıra yaklaşır. Sıcaklık ve molalite de ilişkinin boyutunu etkiler.
İyon çiftleri kompleks iyonlardan farklıdır. Kompleks-iyon oluşumu genellikle geçiş metali tuzlarının sulu çözeltilerinde görülür ve önemli kovalent karaktere sahip bağları içerir. Buna karşılık, iyon çiftleri elektrostatik kuvvetlerle bir arada tutulur ve genellikle çözücü kabuklarının bir kısmını korur. Soğurma spektroskopisi, iyon çiftleri ile kompleks iyonları ayırt etmeye yardımcı olabilir ve bazı çözeltiler her iki türü de içerebilir. İyon çifti oluşumu çözelti serbest iyon sayısını azalttığında, iyon çiftinin kimyasal potansiyeli, bireysel iyonların kimyasal potansiyellerinin toplamına eşittir ve ilişki reaksiyonu için Gibbs serbest enerji değişiminin buna göre türetilmesine olanak tanır.
Güçlü elektrolitlerin genellikle tamamen sulu çözeltide serbest iyon olarak var olduğu varsayılır. Gerçekte, zıt yüklü iyonlar kısmen birleşerek iyon çiftleri oluşturabilir, ancak NaCl veya NaOH gibi birçok 1:1 elektrolitte hariç.
Bjerrum, bir iyon çiftini, elektrostatik çekimlerinin termal enerjiyi aşacak kadar yakın iki zıt yüklü iyon olarak tanımlamıştır; bu ikiye 2kT olarak nicelenir; burada k Boltzmann sabiti ve T mutlak sıcaklıktır. Bu koşul sağlandığında, iyon ilişkisi olumlu hale gelir.
İyon eşleşmesi, 2:1 veya 2:2 elektrolitlerde olduğu gibi daha yüksek iyonik yüklerle artar ve düşük konsantrasyonlarda bile önemli bir iyon çifti payı oluşur. Bu tahmin deneysel olarak desteklenmektedir. İyon çiftlerindeki katyon yüzdesi molaliteye karşı çizildiğinde, sonuçlar Bjerrum'un teorisiyle yakından örtüşür.
Ayrıca çözücüden de güçlü şekilde etkilenir: suyun yüksek dielektrik sabiti, elektrostatik çekimini zayıflatır ve iyon eşleşmesini sınırlarken, daha düşük dielektrik sabitli çözücüler iyon-iyon çekimini artırır ve iyon çifti oluşumunu 1:1 elektrolitler için bile önemli hale getirir.
From Chapter 7:
Now Playing
7.2 : İyonik Derneği
Nonideal Solutions
259 Views
7.1 : Elektrolit Çözeltilerinin Debye–Hückel Teorisi
Nonideal Solutions
627 Views