химический каталог




Физическая химия

Автор Б.П.Никольский, Н.А.Смирнова, М.Ю.Панов, Н.В.Лутугина и др.

еакции, и к каждой реакции применяют законы Фарадея.

Законы Фарадея позволяют утверждать, что каждый сорт ионов имеет определенный заряд, кратный элементарному заряду Количество электричества, прохождение которого через раствор вызывает выделение 1 экв вещества, называют числом Фа-радея: F = 9,6487-104 Кл. Следовательно, число Фарадея есть произведение элементарного заряда е на число Авогадро Nab; F = еЛ/дв. Знак заряда иона и его кратность элементарному заряду обозначают символом 2,-, кратко называя зарядом иона и

Если однородный проводник 2-го рода не создает вокруг себя электрического поля, то, очевидно, выполнено условие (VII. 26): ^ztct = 0,гдеС; — концентрация ионов сорта/; индекс i охваты*

i

вает все виды ионов, присутствующих в растворе. Это условие называют условием электронейтральности раствора. Если зарядить проводник, то условие (VII. 26) по-прежнему выполняется для любого макроскопического объема проводника, если этот объем не включает поверхности проводника. Если проводник 2-го'рода не находится в очень сильных внешних электрических полях, то выражение (VII. 26) так же справедливо, во всяком случае, в пределах точности определения концентрации веществ, составляющих раствор.

При описании процессов переноса (вещества, теплоты, количества движения, электрического заряда и т. д.) основным является понятие плотности потока данной величины (вектор). Определим плотность потока частиц сорта i следующим соотношением:

= ct (yt - 5). (VIII. О>?

/г — плотность потока частиц i; а — локальное значение концентрации частиц

сорта i в данной единичной области объема раствора; Vi — вектор средней скорости частиц сорта i в данном единичном объеме в произвольно выбранной системе координат; о — вектор скорости в той же системе кординат, с которой движется элементарная площадка; цоток через которую подсчитывается.

Таким образом, при описании переноса используют относи-> ->

тельную скорость Vt — ю.

Для твердых электролитов элементарную площадку обычно фиксируют относительно узлов кристаллической решетки. Такую систему отсчета называют характеристической системой решетки. Для жидких растворов существует целый ряд характеристических систем отсчета. Определим лишь две из них.

В характеристической системе Гитторфа, скорость со может быть принята равной средней скорости движения частиц растворителя (преобладающего компонента раствора):

Л = ct <Л - ^i)' (VIII. 2)

где Vt — средняя скорость, с которой в данном единичном объеме раствора движутся частицы растворителя (1-й компонент). Если растворитель многокомпонентный, то компонент, относительно которого отсчитывают потоки

частиц иного сорта, выбирают произвольно (из соображений удобства в дайV,

Г"

^ $ В характеристической системе

^ Фика скорость со может быть

принята равной средней объемной скорости W:

^=Zciv'i>vi' Д = ct <Л ~ (VIII. 3)

где vt — парциальный молярный объем i-й частицы; Vi — вектор средней скорости частиц сорта L

Достоинство системы Фика состоит в том, что 1^ = 0 соответствует отсутствию конвекции в растворе, т. е. покоящейся относительно наблюдателя жидкости. Именно к этой системе отсчета относится формулировка законов диффузии — законов Фика.

Составим выражение для электрического тока, протекающего в непроводящей цилиндрической трубке сечения s, заполненной проводником 2-го рода. Воспользуемся характеристической системой Гитторфа (рис. VIII. 1). Пусть для простоты раствор в плоскости z — у однороден по плотностным свойствам и интенсивным параметрам (Т,р,\ц). При этом условии векторы скорости могут иметь направления, лишь совпадающие с осью х, и выражение для силы тока / имеет вид*:

i

где sziFJi — заряд, переносимый потоком частиц сорта i; суммирование проводится по всем видам частиц, число которых k кроме частиц растворителя, так как по определению поток по ним равен нулю; естественно, вклады потоков незаряженных частиц равны нулю, поскольку для них zt = 0.

Подставив (VIII. 2) в (VIII. 4) и введя плотность тока /, получим:

/ = J/s= F tziciVi-VlFtzici.

t-1 t=i

Поскольку в силу электронейтральности вторая сумма равна нулю, то:

/wЈ ztvtctt (VIII.5)

* Ввиду однозначности направления символ вектора в дальнейшем опушен.

Это означает, что плотность тока не зависит от выбора характеристической системы отсчета. В этом легко убедиться, поскольку при подстановке (VIII. 3) в (VIII. 4) с учетом (VII. 26) получается тот же результат.

Введем новую величину — число переноса ti ионов сорта i, пользуясь характеристической системой Гитторфа, следующим образом:

i=l

где /; = sZiFd(Vi— Vi) —парциальная сила тока заряженных частиц сорта и

Величина гг- есть доля тока, переносимая ионами / в данной точке раствора. Число переноса данного вида ионов зависит не только от рода иона, состава раствора, температуры и давления, но и от выбранной системы отсчета потоков.

Так, пользуясь (VIII. 5), (VIII. 2) и (VIII. 3) для отношения чисел переноса в системах Гитторфа (tt) и Фика можно

получить выражение:

tift-iVi-vMiVi-w). (VIII. 7)

Заметим, что в сильно разбавленных растворах электролитов значения V\ и W практически совпадают, в то время как в концентрированных растворах они могут заметно различаться.

Из определения (VIII. 6) следует, что в любой системе отсчета потоков справедливо:

E'I-1' (VIII. 8)

Пусть проводник электричества, заключенный в трубку (см. рис. VIII. 1), однороден не только в плоскости z— у, но и по оси х, и по этой оси нет градиентов температуры и давления. Наложим внешнее электрическое поле с напряженностью: ду/дх = grad <р Ф О (ду/ду = 0, dy/dz = 0), где <р — электрический потенциал.

Тогда на 1 моль заряженных частиц сорта / будет действовать постоянная сила, направленная вдоль х и равная: / — — ZiF grad ф. Приложенная сила должна вызвать ускоренное движение ионов. Вследствие этого движения возникают тормозящие силы — трение, электростатическое взаимодействие движущихся зарядов, — значение которых пропорционально скорости движущихся частиц. Пропорциональность между силами торможения и скоростью является решающим условием, приводящим к тому, что закон Ома, как закон эмпирический, справедлив для любого проводника 2-го рода, за исключением крайне высоких напряженностей электрического поля. В результате действия электростатической силы внешнего поля и тормозящих сил возникает движение носителей заряда с постоянной относительной скоростью, пропорциональной напряженности электрического поля. Следовательно, можно записать:

\(vi-v\)\=*ttt\ziFZTSidгде щ — коэффициент пропорциональности, зависящий от локальных параметров Т, р, ci, а также от выбора системы отсчетов потоков.

Величину щ|Zi\ F ss ?7,- называют электрической подвижностью i-ro иона; j zt |— абсолютное значение заряда иона, и поэтому подвижности ионов всегда положительны.

Подстановка (VIII. 9) в (VIII. 5) приводит к выражению для плотности тока и парциальной плотности тока как функции напряженности внешнего электрического поля:

k-\

i = FY<\z

страница 131
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261

Скачать книгу "Физическая химия" (6.95Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
полка настенная пкз
бюджетные парковые скамейки
матрасы ортопедические dream размеры и цены
отзывы о uber scoot es04

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(19.11.2017)