71080 kscan
64

ku i odwrotnie proporcjonalne do odległości od źródła ładunku. Pole to jest osłabione przez działanie rozpuszczalnika, jeśli ma on budowę dipolową. Jony ulegają wówczas solwatacji, jak to przedstawia rys. 9.2. W wyniku solwatacji, a w przypadku wody hydratacji jonów wytwarza się specyficzna struktura roztworów elektrolitów, w której tworzą się:

a)    pierwszorzędowa sfera solwatacyjna, najbliżej jonu,

b)    wtórna sfera solwatacyjna,

c)    wolny rozpuszczalnik.

Sytuację taką przedstawia schemat na rys. 9.3.

Rys. 9.3. Struktura roztworów elektrolitów: a — pierwszorzędowa sfera solwatacyjna, b — wtórna sfera solwatacyjna, c — wolny rozpuszczalnik

Oddziaływania jon—jon mają charakter sił elektrostatycznych, a wielkość tych oddziaływań określa prawo Coulomba:

F oc

z⁺z e² E_rr²

(9.1)

gdzie: z⁺ — ładunek dodatni kationu, z~ — ładunek ujemny anionu, e — ładunek elektronu (1,602-10^_19), r — odległość między jonami, E_t — względna przenikalność elektryczna rozpuszczalnika, F— siła oddziaływań kulombows-kich. Ze wzoru (9.1) wynika, iż ważną rolę w oddziaływaniach elektrostatycznych między jonami odgrywa rozpuszczalnik. Im większa przenikalność elektryczna, tym oddziaływania między jonami słabsze.

Oddziaływania typu jon—jon powodują, że w pobliżu kationu występuje zagęszczenie anionów. Mówimy, że kation jest otoczony chmurą jonową anionów. Założenie to jest punktem wyjścia teorii roztworów Debye’a—Hiickla (1923r.). W teorii tej przedstawiono równanie na efektywny promień chmury jonowej d:

d=k

e-tY'²

(9.2)

w którym k oznacza współczynnik proporcjonalności, T — temperaturę roztworu [K], E_t — względną przenikalność elektryczną rozpuszczalnika, I — siłę jonową roztworu. Wielkość / zwana silą jonową roztworu jest miarą oddziaływań elektrostatycznych w roztworze i jest zdefiniowana równaniem:

I=łYc.zf    (9.3)

w którym c oznacza stężenie molowe jonów i, a z_t — ładunek jonu i. W wyniku oddziaływań elektrostatycznych między jonami właściwości roztworów elekt-

172