Вычислить активность протонов и сульфат анионов в 0.005 М водном растворе MgSO4.
Дано:
СM(MgSO4) = 0,005M
Найти:
aMg2+ = ?
aSO4 =?
Ответ
aMg2+ = 0,0028; aSO42- = 0,0028
Решение
Количественной мерой электростатических взаимодействий между ионами в растворе является ионная сила раствора, и определяется концентрациями и зарядами всех ионов в растворе.
Чем больше концентрация ионов и больше величины их зарядов, тем больше ионная сила раствора. Она равна полусумме произведений молярных концентраций (Ci) каждого иона на квадрат его заряда (Zi): I = 0,5(C1Z12 + C2Z22 + CnZn2) = 0,5∑CiZi2.
1) Находим ионную силу 0,005 моль/л MgSO4
В растворе MgSO4диссоциирует на ионы
MgSO4 → Mg2+ + SO42-
Cм (MgSO4) = Cм (Mg2+) = Cм (SO42-) = 0,005 моль/л
I = 0,5(C1Z12 + C2Z22 ) = 0,5[Cм (Mg2+) *22 + Cм (SO42-)*22 ]
I = 0,5 (0,005*22 + 0,005*22 ) = 0,02
2) Находим коэффициенты активности ионов (f)
В растворах слабых электролитов I = 0 то можно и рассчитать коэффициенты активности ионов самостоятельно, используя формулы Дебая – Гюккеля:
Если I<0,01 то - первое приближение
Если 0,01<I<0,1 то - второе приближение
Если 0,1<I то - третье приближение
Т.к ионная сила равна 0,02 то, должны использовать для расчетов второе приближение формулы Дебая – Гюккеля:
f = 10-0,2478 = 0,56
Т.к заряды ионов одинаковы то f(Mg2+) = f(SO42-) = 0,56
3) Теперь, пользуясь соотношением а = f∙CM, находим активность каждого иона:
aMg2+ = 0,56∙0,005 = 0,0028
aSO42- = 0,56∙0,005 = 0,0028
Ответ: aMg2+ = 0,0028; aSO42- = 0,0028