Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Влияние свойств отдельных ионов на теплофизические характеристики водных растворов электролитов в рамках плазменно-гидродинамической теории Жигжитова Сэсэгма Батоевна

Влияние свойств отдельных ионов на теплофизические характеристики водных растворов электролитов в рамках плазменно-гидродинамической теории
<
Влияние свойств отдельных ионов на теплофизические характеристики водных растворов электролитов в рамках плазменно-гидродинамической теории Влияние свойств отдельных ионов на теплофизические характеристики водных растворов электролитов в рамках плазменно-гидродинамической теории Влияние свойств отдельных ионов на теплофизические характеристики водных растворов электролитов в рамках плазменно-гидродинамической теории Влияние свойств отдельных ионов на теплофизические характеристики водных растворов электролитов в рамках плазменно-гидродинамической теории Влияние свойств отдельных ионов на теплофизические характеристики водных растворов электролитов в рамках плазменно-гидродинамической теории Влияние свойств отдельных ионов на теплофизические характеристики водных растворов электролитов в рамках плазменно-гидродинамической теории Влияние свойств отдельных ионов на теплофизические характеристики водных растворов электролитов в рамках плазменно-гидродинамической теории Влияние свойств отдельных ионов на теплофизические характеристики водных растворов электролитов в рамках плазменно-гидродинамической теории Влияние свойств отдельных ионов на теплофизические характеристики водных растворов электролитов в рамках плазменно-гидродинамической теории
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Жигжитова Сэсэгма Батоевна. Влияние свойств отдельных ионов на теплофизические характеристики водных растворов электролитов в рамках плазменно-гидродинамической теории : диссертация ... кандидата технических наук : 01.04.14.- Улан-Удэ, 2007.- 121 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/3700

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Общие представления теории растворов 7

1.1. Теплофизические характеристики растворов электролитов

1.1.1. Электропроводность 10

1.1.2. Вязкость 22

1.1.3. Диффузия 32

1.2. Свойства отдельных ионов в растворах электролитов

1.2.1. Проблема ионных радиусов 37

1.2.2. Проблема радиусов гидратированных ионов 43

1.2.3. Проблема сольватных чисел 45

1 2.4. Проблема теплоты гидратации ионов 50

Вывод по литературному обзору 55

Глава II. Свойства отдельных частиц в растворах электролитов

2.1. Определение радиусов одноатомных положительных и отрицательных ионов 56

2.2. Определение радиусов гидратированных одноатомных положительных и отрицательных ионов 67

2.3. Эстафетный механизм переноса гидратированных ионов ЩО+ и ОН~в растворах электролитов и их механика движения 71

2.4. Определение теплоты гидратации отдельных ионов 74

Глава IIІ. Плазменно-гидродинамическое приближение процессов переноса водных растворов электролитов

3.1. Плазменно-гидродинамическая теория теплофизических характеристик электролитов 79

Глава IV. Результаты теоретических расчетов теплофизических свойств водных растворов электролитов

4.1. Электропроводность 86

4.2. Вязкость 93

4.3. Диффузия 99

Выводы 104

Список используемой литературы 105

Введение к работе

Актуальность работы. В последние годы теория растворов электролитов получила широкое развитие в теоретическом и практическом плане. Интерес исследователей к теории растворов вызван важной ролью этих систем в природных физико-химических, биологических процессах и их широким применением в современной промышленности. Растворы электролитов, представляющие собой систему зарядов, можно рассматривать в плазмопо-добном приближении, поскольку ионы в качестве основных структурных единиц вещества являются основой плазменного состояния вещества. Совокупность таких свойств ионов, как заряды и их радиусы, потенциалы ионизации, энергетические характеристики и многие другие, определяет специфику поведения их как в растворах, так и в газообразном и твердом состояниях. Поэтому в настоящее время одной из наиболее актуальных задач как для теории растворов, так и для технологических процессов является установление количественных закономерностей влияния физических и химических свойств растворителей и электролитов, состава и температуры на макроскопическое поведение в процессах переноса.

Цель работы. Установление закономерностей изменения теплофизи-чіхких свойств водных растворов электролитов в зависимости от состава и температуры в рамках плазменно-гидродинамической модели.

Основные задачи, которые решались в диссертации:

теоретическая оценка радиусов одноатомных положительных и отрицательных ионов в приближении изотропного осциллятора квантовой механики;

разработка модели расчета радиусов гидратированных ионов в рамках стандартных положений электродинамики и механики;

оценка эффективных радиусов ионов гидроксония и гидроксила на основе эстафетного механизма переноса заряда;

определение теплот гидратации ионов в водных растворах в зависимости от гидратных чисел;

теоретическое исследование теплофизических характеристик электролитов в широком интервале концентраций и температур в рамках плазменно-гидродинамической теории.

Научная новизна работы. Впервые предложен метод теоретических оценок радиусов гидратированных положительных и отрицательных ионов на основе электродинамики при использовании индивидуальных характеристик ионов. Разработан новый метод расчета гидратированных радиусов ионов гидроксония и гидроксила.

Предложен новый плазменно-гидродинамический метод оценки тепло-физических характеристик водных растворов электролитов, таких как электропроводность, вязкость, диффузия с учетом колебательного режима процесса «диссоциация-ассоциация», силы сопротивления среды и дебаевского радиуса, на котором возмущение от гармонического осциллятора экранируется сплошной диэлектрической средой.

Практическая значимость. Разработанные новые модели определения теплот гидратации ионов, радиусов положительных и отрицательных ионов, радиусов гидратированных ионов, а также радиусов гидроксония и гидроксила могут быть использованы при моделировании процессов переноса вещества в растворах электролитов.

Полученные уравнения на основе новой плазменно-гидродинамической теории растворов электролитов позволяют без проведения измерений производить расчеты эквивалентной электрической проводимости, динамической вязкости и коэффициентов диффузии в широком интервале концентраций и температур, а также целенаправленно подбирать электролиты и растворители для приготовления жидкофазных материалов с заданными теплофизическими свойствами.

Методы исследований. Решение приведенных выше задач требует использования методов квантовой механики, термодинамики, электродинамики, гидродинамики с привлечением физико-химических параметров ионов,

теплофизических параметров, а также свойств растворителей сопряжением плазменного состояния ионов в растворах с гидродинамикой. На защиту выносятся следующие позиции:

метод расчета радиусов одноатомных положительных и отрицательных ионов, учитывающий потенциалы ионизации, энергии сродства к электрону и эффекты экранированных зарядов;

метод расчета радиусов гидратированных ионов в рамках стандартных положений электродинамики и механики;

эстафетный механизм переноса гидратированных ионов #з^+, ОН~ и оценка их радиусов в растворах электролитов;

метод определения теплот гидратации ионов в зависимости от гидратных чисел;

результаты теоретических исследований теплофизических характеристик электролитов в широком интервале концентраций и температур в рамках плазменно-гидродинамической теории.

Апробация работы. Основные результаты работы представлены на 6-й Международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (г. Самара, 2005 г.), XI Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (г. Тюмень, 2005 г.), IV Международной научной конференции «Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетия» (г. Томск, 2006 г.), XII Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (г. Тюмень, 2006 г.), 7-й Международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (г. Самара, 2006 г.), XII Общероссийской научной конференции «Державинские чтения» (г. Тамбов, 2007 г.), конференции преподавателей, научных сотрудников и аспирантов ВСГТУ (г. Улан-Удэ, 2005-2007 гг.).

Свойства отдельных ионов в растворах электролитов

Радиусы ионов относятся к числу важнейших характеристик ионов и поэтому их широко используют при решении самых разнообразных вопросов химии и физики. Ионные радиусы используют для приближенных оценок тфатчайших межъядерных расстояний в ионных кристаллах, предполагая, что эти расстояния равны сумме соответствующих ионных радиусов атомов.

Разработке учения о радиусах ионов посвящены работы многих исследователей. Предложены различные кристаллохимические системы радиусов ионов. Существующие системы ионных радиусов основаны на данных По-линга и Гольдшмидта, полученных с помощью полуэмпирических и эмпири ческих способов разделения экспериментальных расстояний в ионных кристаллах.

Впервые ионные радиусы были определены в 20-х гг. 20в. В.М. Голыпмидтом [141] опиравшимся на рефрактометрические значения радиусов F и О , равных соответственно 0,133 и 0,132 нм. В полуэмпирическом системе Л. Полинга [142] за основу принято значения радиуса иона

О , равное 0,140нм, в распределенной системе Н.В. Белова и Г.Б. Бокия радиус этого же иона принято равным 0,136нм в системе К. Шеннона- 0,121 гш (к=2). В термодинамических исследованиях используют в основном указанные выше кристаллохимические системы радиусов ионов.

Значения радиусов ионов в кристаллографических системах, по Гольд-шмидту и Полингу, приведенные в [143] показывают, что для s и sp- благо родногазовых ионов размеры в значительной степени зависят от общего числа электронов, порядкового номера элемента и их заряда. Для изоэлектрон-ных ионов радиус уменьшается с повышением положительного заряда катиона и уменьшением отрицательного заряда аниона.

Для изозарядных ионов увеличение радиусов происходит одновременно с повышением порядкового номера элемента. Исключение составляет лишь ион Н+. Более резкие изменения размеров в первом случае наблюдаются при переходе от более к менее заряженным анионам и от менее к более заряженным катионам, во втором - при переходе и от ионов элементов малых периодов к ионам элементов больших периодов. Физическая причина указанных закономерностей кроется в соотношении воздействия на радиус за счет растолкования электронов и их притяжения к ядру. Из табл. 1.2, приведенной в [143], следует, что для изозарядных ионов переходных элементов, независимо от выбора кристаллографической системы, радиусы уменьшаются с увеличением порядкового номера. Эти закономерности связаны с так называемыми эффектами d и /- сжатия, обусловленными неполным экранированием заряда ядра d и /- электронами. Повышение заряда оказывает на радиусы ионов переходных элементов такое же действие, как и в случае s и sp ионов.

Таким образом, использование данных предположений приводит к близким значениям радиусов по Полингу и Гольдшмидту для однозарядных положительных ионов, за исключением иона Li+, и к значительным расхождениям для двух- и более зарядных ионов. Из других систем расчета ионных радиусов отметим следующие работы. Вебером и Крамером [144] предложены системы орбитальных радиусов, отождествляемых с радиальными расстояниями максимумов электронных плотностей. Их значения найдены на основе решения уравнений Дирака и существенно отличается от общепринятых значений. Предпочтение орбитальных радиусов перед другими системами не является удачными уже потому, что исходные уравнения оказываются приближенными, а сами радиусы относятся к изолированным ионам в вакууме. Вместе с тем, рассматриваемая система ионных радиусов представляет большой интерес из-за физической логичности следствий, вытекающих при анализе зависимости их изменений от различных факторов: заряда иона, порядного номера и некоторых других [145-146].

Ладд [147], применяя метод Ланде и экспериментальные карты распределения электронной плотности, вычислил набор радиусов ионов при различных координационных числах. Однако использование их не имеет особых преимуществ перед рассмотренными ранее. Лебедев [145] предлагает систему ионно-атомных радиусов, проявляющихся по линиям связей. Она близка к системе радиусов по Брэггу [148] с учетом новых данных о свойствах веществ. Рассмотренные выше системы ионных радиусов требует дальнейшего развития и не имеют пока явных преимуществ перед другими широко используемыми системами, особенно в области термодинамики. Наряду с кристаллохимическими системами, большой интерес представляют радиусы ионов в растворе. Значения их, по данным одних авторов [149], близки к кристаллографическим, по данным других [150-151], - отличны от них. Следует отметить, что в настоящее время достоверные сведения о радиусах ионов в растворах отсутствуют. Использование различного рода «эффективных» радиусов весьма произвольны [152]. Например, Латимер с сотрудниками [151] использовали добавки +0,085 нм для катионов и +0,01 нм для анионов, Капустинский с сотрудниками [150] для катионов и (-0,028 нм) для анионов, Яцимирский [153] - (+0,08 нм) для катионов и (+0,04 нм) для анионов и т.д. Введение даже физически обосонванные поправки для перехода от кристаллохимических к радиусам ионов в растворе могут истолковываться как характеристики молекул растворителя. Так поправку ±0,028 нм для получения радиусов водных ионов [150] более оправдано рассматривать как следствие асимметрии молекул воды и т.д. В работах [154-156] изложены принципы расчета эффективных радиусов простых катионов и минимальных радиусов анионов.

Определение радиусов гидратированных одноатомных положительных и отрицательных ионов

Эмпирические значения радиусов гидратированных ионов, определяемые на основании закона Стокса [163] по экспериментальным предельным значениям электропроводности Л и вязкости 7], более реальны для ионов с большими значениями кристаллографических радиусов. В данной главе предлагается возможный вариант решения данной задачи в рамках стандартных положений электродинамики и механики. Предварительно рассматриваются все ионы, не участвующие в эстафетном механизме переноса заряда. В качестве основы принимается куло-новский потенциал системы распределенных зарядов: где р = е-п- плотность зарядов; е - элементарньш заряд; п - плотность числа частиц в 1 см объема; R - расстояние от системы зарядов в элементарном объеме dV до точки наблюдения. В качестве элементарного объема dV примем объем сольватированного иона, равный dV = Jtr}drs. В этом случае точку наблюдения можно взять на поверхности объема dV, тогда R = rs [191].

Из обзора литературы видно, что значения радиусов гидратированных ионов Н30+ и ОН вообще отсутствуют. Приемлемых методов теоретических оценок этих величин, соответствующих данным Стокса нет. Теория эффективных радиусов Н30+ и ОН в растворах электролитов коренным образом отличается от таковых для других ионов. Это связано с тем, что процессы переноса в водных растворах кислот и оснований (электропроводность, вязкость, диффузия и теплопроводность) имеют характер эстафетного механизма [5]: Н30+ + Н20 - Н20 + Н30+ (2.30) ОН-+Н20 г Н20 + ОН . (2.31) В процессе (2.30) ионы Н30+ группируют 4 молекулы воды [199]. При этом отрицательные заряды диполей воды направлены к Н30+, что облегчает туннельный переход протона Н+ в Н30+ к молекулам воды и далее. В случае процесса (2.31), ионы ОН ориентируют 2 молекулы Н20 положительными зарядами диполей. Тогда за счет туннельного эффекта ионы Н+ из Н20 переходят к иону ОН . Эти процессы и объясняют аномально высокую электропроводность растворов кислот и оснований. Эффективные радиусы этих гидратированных ионов формализуются известной задачей механики [182] о системе, состоящей из одной частицы с массой М и п частиц с одинаковыми массами т. Если исключить движение центра инерции, то проблема сводится к задаче движения п частиц с М - масса ионов Н30+ или ОН ; т - масса молекул воды; ns - гидратное число.

Гидратированные ионы имеют центрально-симметричное распределение вещества и заряда, и при их движении под действием внешнего поля меняется система отсчета. Тогда возможно умножение левой и правой частей уравнения (2.34) на величину Ra М. Далее, в левую часть уравнения (2.34) вводится значение га из выражения (2.32), что приводит к следующему уравнению.

В настоящее время, термодинамические характеристики гидратации очдельных ионов находятся обычно делением соответствующих термохимических характеристик для стехиометрических смесей ионов в растворе, определяемых из экспериментальных данных, на ионные составляющие. Они основаны либо на принятии равенства изменений энтальпии при гидратации или переносе из одного растворителя в другой выбранных катиона или аниона, либо на использовании зависимости этой величины от различных эмпирических факторов. В отдельных случаях деление проводят при помощи определенных правил. Полученные таким способом термодинамические характеристики ионов часто называют экспериментальными. Следует, однако, ОТМУТИТЬ, что эти величины являются в значительной степени неопределенными и зависят от физической обоснованности выбранного метода деления.

Решение данной задачи представляется возможным на основе следующих рассуждений. Полагается справедливым выражение Ktz+ +тМ-+Ktz+nsM + (m-ns)M , (2.37) где иона Ktz+, представляемое в виде Е, рассматривается как внешнее возмущение относительно молекул растворителя М, обладающих дипольным моментом р. Имеет место ион-дипольное взаимодействие, сопровождающееся образованием гидратной оболочки из ns диполей растворителя. Устойчивому состоянию оболочки ориентация диполей растворителя по направлению поля Е. Этот процесс требует работы равной убыли электрической энергии самого иона, что предопределяет ди z электрическую экранировку заряда. Здесь ./, +Еа - сумма потенциалов ио /=1 низаций, и энергий атомизаций, определяющих образование иона Ktz+.

Поскольку здесь речь идет о приращении энергии, знак перед -рАЕ являет ся положительным (+). Далее, если диэлектрик поддерживается при изобар-но-изотермических условиях, то избыток работы А передается макроскопическому окружению в виде тепла АН. Из приведенной таблицы видно, что между результатами расчетов и литературными данными имеются значительные расхождения. Но поскольку справочные данные найдены делением суммы АНЭ, определяемой из энергии кристаллической решетки АН, и теплот растворения АН , на ионные составляющие путем достаточно произвольных допущений, представляется более целесообразно проверить достоверность АНГ сравнением ХАН с ДН3 непосредственно.

Определение теплоты гидратации отдельных ионов

В настоящее время, термодинамические характеристики гидратации очдельных ионов находятся обычно делением соответствующих термохимических характеристик для стехиометрических смесей ионов в растворе, определяемых из экспериментальных данных, на ионные составляющие. Они основаны либо на принятии равенства изменений энтальпии при гидратации или переносе из одного растворителя в другой выбранных катиона или аниона, либо на использовании зависимости этой величины от различных эмпирических факторов. В отдельных случаях деление проводят при помощи определенных правил. Полученные таким способом термодинамические характеристики ионов часто называют экспериментальными. Следует, однако, отмутить, что эти величины являются в значительной степени неопределенными и зависят от физической обоснованности выбранного метода деления. Решение данной задачи представляется возможным на основе следующих рассуждений. Полагается справедливым выражение Ktz+ +тМ-+Ktz+nsM + (m-ns)M , (2.37) где иона Ktz+, представляемое в виде Е, рассматривается как внешнее возмущение относительно молекул растворителя М, обладающих дипольным моментом р. Имеет место ион-дипольное взаимодействие, сопровождающееся образованием гидратной оболочки из ns диполей растворителя. Устойчивому состоянию оболочки ориентация диполей растворителя по направлению поля Е. Этот процесс требует работы \м ) равной убыли электрической энергии самого иона, что предопределяет ди z электрическую экранировку заряда. Здесь ./, +Еа - сумма потенциалов ио /=1 низаций, и энергий атомизаций, определяющих образование иона Ktz+. Согласно закону сохранения энергии, это уменьшение собственной энергии иона идет на приращение электрической энергии всего гидратного комплекса за счет возникающих квазиупругих сил [164]: AW = -pAE. Поскольку здесь речь идет о приращении энергии, знак перед -рАЕ являет ся положительным (+). Далее, если диэлектрик поддерживается при изобар-но-изотермических условиях, то избыток работы А передается макроскопическому окружению в виде тепла АН. В этих условиях сольватный комплекс является термодинамически открытой системой, для которой справедливо основное уравнение термодинамики открытых систем: dS = dtS + deS. (2.38) Приведенная выше последовательность событий формализуется известным выражением: A = Ati + AW (2.39) Видно, что если ввести в (2.38) температуру Г, то выражение (2.38) становится эквивалентной (2.39), что является следствием физического содержания производства энтропии dtS и потока энтропии deS. Подставляя в (2.39) значения A, AW и имея в виду, что АН есть искомая теплота гидратации, получаем уравнение: АН = —рАЕ - еАф. (2.40) Далее, воспользуемся равенством TS-—рЕ, откуда следует pAE = -2TAS. Тогда Ш = ТА8-\1 +Еа\, где AS = nsS- изменение энтропии; S- изменение энтропии для одного моля растворителя при переходе его из жидкого состояния при отсутствии иона в сольватный комплекс, где состояние молекул растворителя адекватно их состоянию в структуре льда [5]. Таким образом, искомое выражение для теоретических оценок теплот гидратации ионов имеет следующий вид: АН = я,5Г (2.41) Результаты теоретических оценок АНГ для водных растворов приведены в таблице 13. Таблица 13 Результаты теоретических оценок теплот гидратации АНГ отдельных ионов при Т=298К ионы "s 14 АНГ -АНЛИ/Я 1Ґ 5,72 520 469 531 Na+ 4,04 496 460 422 К+ 2,92 419 393 339 Rb+ 2,60 403 380 339 Cs+ 2,73 376 355 280 СГ 1,67 336 321 351 Вг 1,50 313 299 318 Г 1,28 286 275 280 Из приведенной таблицы видно, что между результатами расчетов и литературными данными имеются значительные расхождения. Но поскольку справочные данные найдены делением суммы АНЭ, определяемой из энергии кристаллической решетки АН, и теплот растворения АН , на ионные составляющие путем достаточно произвольных допущений, представляется более целесообразно проверить достоверность АНГ сравнением ХАН с ДН3 непосредственно.

Таким образом, можно сделать вывод, что теплоты гидратации растут с увеличением значений гидратных чисел ионов, учитывающих их радиусы. Глава ПІ. Плазменно-гидродинамическое приближение процессов переноса водных растворов электролитов

В основе большинства современных теорий растворов электролитов лежит электростатическая теория Дебая-Хюккеля [203], являющаяся, по исходным предпосылкам, теорией разбавленных растворов. Это связано с тем, что при разложении функции распределения Больцмана в ряд Маклорена постулирована малость энергии коллективных взаимодействий системы ионов zecp по сравнению с тепловой кдТ,т.е., ze p«kT. Только в этом случае возможна кулоновская аппроксимация потенциала ср, поскольку при малых концентрациях электролита межионные расстояния значительны. В силу этого, все многочисленные модификации данной теории в сторону больших концентраций не имеют реальных математических и физических обоснований, что порождает введение различных подгоночных параметров [204-206].

Плазменно-гидродинамическая теория теплофизических характеристик электролитов

В основу предлагаемого метода положено два эквивалентных представления о плотности тока: j = pv = AE, где р = п-е - плотность зарядов; п- плотность числа ионов в 1 см3 раствора; Я - удельная проводимость; Е - напряженность внешнего поля, под действием которой ионы приобретают направленное движение; и - скорость движения ионов. Отсюда следует Л = ри/Е. Эта величина связана с молярной (или эквивалентной) проводимостью Л следующим стандартным выражением при молярной концентрации эквивалента электролита С в виде Л = 1000-Л/С.

В этом выражении остается не формализованной потенциальная энергия коллективных многочастичных взаимодействий системы ионов. Достаточно просто и наглядно это можно сделать на основании кулоновского потенциала q для распределенного заряда по элементу объема dV: rfjdV в котором R есть расстояние от точки наблюдения до элемента объема dV = Am dr при условии, что R намного больше, чем размеры объема dV.

Диффузия. Данная концепция оценки электропроводности и вязкости растворов электролитов может быть применима и для расчета коэффициента диффузии. Согласно Дебаю и Фалькенгагену [203], в неравновесных условиях возможны гармонические колебания ионов. В процессах диффузии отсутст dC вует внешняя сила, есть только градиент изменения концентрации ионов —. dr Потенциальная энергия взаимодействия их между собой формализуется равенством [210]: U = -leaya , (2.47) где ea- заряд одного иона; фв- потенциал, создаваемый всеми остальными ионами в точке нахождения данного заряда еа. Очевидно, что еа ра = Ua. Тогда u=\zuai (2.48) где коэффициент «1/2» показывает, что при суммировании Ua, энергия Ua учитывается дважды.

Результаты теоретических оценок эквивалентных электрических про-водимостей растворов электролитов в рамках плазменно-гидродинамическои модели по уравнению (2.45) приведены в таблицах 17-23 и на рисунках 1-6. Литературные значения Алит взяты из [216]. Как видно из приведенных данных в таблицах 17-23 рассчитанные величины эквивалентной электропроводности по уравнению (2.45) и литературные значения находятся в удовлетворительном соответствии друг с другом.

Предложенная плазменно-гидродинамическая модель позволяет оценить вязкость любого электролита TJ, теоретически моделируя электропроводность растворов электролитов. Литературные значения вязкости взяты из [216]. Результаты рассчитанных величин TJ по уравнению (2.46) приведены в таблицах 28-38 . Анализ приведенных результатов показывает, что рассчитанные значения находятся в хорошем соответствии с литературными значениями. Расчеты динамической вязкости на основе плазменно-гидродинамической теории показывает, что выявленное уравнение (2.46) можно использовать для водных растворов электролитов.

Рассчитанные коэффициенты диффузии D по выражению (2.55), полученные на основе плазменно-гидродинамическои модели с использованием значения эквивалентной электропроводности Л систематизированы в таблицах 39-46. Для расчета использованы имеющиеся справочные данные электрической проводимости, общепринятые в химической термодинамике. Следует отметить, что справочные данные D отсутствуют для некоторых растворов электролитов. Как следует из таблиц 39-46, все величины согласованы между собой и могут использоваться как литературные значения. 1. Разработан метод расчета радиусов одноатомных положительных и отрицательных ионов, учитывающий эффект взаимноэкранированных зарядов, соответствующие потенциалы ионизации ионов и энергии сродства к электрону в приближении изотропного осциллятора квантовой механики. 2. Предложен метод теоретических оценок радиусов гидратированных ионов на основе стандартных положений электродинамики, механики и полученных ионных радиусов элементов. 3. Разработан метод расчета эффективных радиусов гидратированных ионов гидроксония и гидроксила на основе эстафетного механизма переноса зарядов. Результаты теоретических оценок НъО+ и ОН используются при исследовании теплофизических параметров. 4. Предложена новая теоретическая модель расчетов теплот гидратации ионов, основанная на применении гидратных чисел. Результаты расчетов удовлетворительно соответствуют экспериментальным значениям энергий кристаллических решеток. 5. Разработана плазменно-гидродинамическая теория оценки теплофизических свойств водных растворов электролитов на основе моделей ассоциативных равновесий и закономерностей движения частиц в вязкой среде. 6. Получены и проанализированы уравнения электропроводности, вязкости и коэффициента диффузии системы электролит-вода без концентрационных ограничений. На примерах собственных и литературных данных доказана их применимость к водным растворам электролитов во всей области концентраций (от разбавленных до насыщенных растворов). 7. На основании проведенных исследований растворов электролитов и обработки полученных данных и литературных значений с позиций развиваемой плазменно-гидродинамической теории проанализировано влияние размеров ионов, теплот гидратации ионов, вязкости среды, электропроводности и диффузии на процессы переноса в растворах электролитов в широкой области изменения состава и температур.

Похожие диссертации на Влияние свойств отдельных ионов на теплофизические характеристики водных растворов электролитов в рамках плазменно-гидродинамической теории