Ион - другой щелочной металл
Cтраница 2
Способность давать кристаллогидраты зависит от размеров ионов щелочных металлов. Маленькие ионы лития, да к тому же имеющие гелийную электронную оболочку, обладают более высоким поляризующим действием, чем ионы натрия и тем более ионы других щелочных металлов. Поэтому ионы лития прочнее, чем ионы других щелочных металлов, удерживают молекулы воды. [16]
Гидрат окиси лития начинает отщеплять воду при температуре около 600 С. Объяснить это можно тем, что ионы Li, небольшие по размерам и имеющие два электрона, сильнее притягивают к себе кислород от радикала ОН - в LiOH, чем ионы других щелочных металлов. [17]
Способность давать кристаллогидраты зависит от размеров ионов щелочных металлов. Маленькие ионы лития, да к тому же имеющие гелийную электронную оболочку, обладают более высоким поляризующим действием, чем ионы натрия и тем более ионы других щелочных металлов. Поэтому ионы лития прочнее, чем ионы других щелочных металлов, удерживают молекулы воды. [18]
Ряд напряжений ( ряд активности) металлов характеризует поведение металлов только в водных растворах, поскольку электродные потенциалы учитывают особенности взаимодействия иона с молекулами воды. Именно поэтому ряд активности начинается литием, тогда как более активные в расплавленном состоянии рубидий и калий находятся правее лития. Это объясняется исключительно высокой энергией процесса гидратации ионов лития по сравнению с ионами других щелочных металлов. [19]
Дело в том, что весь процесс складывается из нескольких стадий. Это и определило превосходство лития: ион лития Li относительно мал, и хотя он имеет тот же положительный заряд, что и ионы других щелочных металлов, но заряд этот сконцентрирован на малом участке, ион притягивает много молекул воды, этот энергетический эффект ( теплота гидратации) и определил высокую восстановительную ак - гивность лития в растворе. [20]
 |
Влияние сольватации ионов на структуру воды. [21] |
Молекулы этого слоя влияют на ближайшие молекулы воды. В результате вокруг катиона образуются кластеры, аналогичные мгновенным кристал-лоподобным кластерам в чистой воде. Таким образом, кластеры вокруг катиона лития более устойчивы, чем обычные кластеры воды. Поскольку ион лития упрочняет структуру воды, его называют структурообразующим ионом. Замена в водном растворе иона лития на ион другого щелочного металла большего радиуса, например ион цезия, оказывает другой эффект. [22]
Необходимо отметить, что представленный ряд характеризует поведение металлов и их солей только в водных растворах и при комнатной температуре. Кроме того, нужно иметь в виду, что указанные в таблице стандартные электродные потенциалы учитывают особенности взаимодействия того или иного иона с молекулами растворителя. Это может нарушать некоторые ожидаемые закономерности в расположении металлов в электрохимическом ряду напряжений металлов. Например, электрохимический ряд напряжений металлов начинается литием, тогда как более активные в химическом отношении рубидий и калий находятся правее лития. Это связано с исключительно высокой энергией процесса гидратации ионов лития по сравнению с ионами других щелочных металлов. [23]
Необходимо отметить, что представленный ряд характеризует поведение металлов и их солей только в водных растворах и при комнатной температуре. Кроме того, нужно иметь в виду, что указанные в таблице 18 стандартные электродные потенциалы учитывают особенности взаимодействия того или иного иона с молекулами растворителя. Это может нарушать некоторые ожидаемые закономерности в расположении металлов в электрохимическом ряду напряжений металлов. Например, электрохимический ряд напряжений металлов начинается литием, тогда как более активные в химическом отношении рубидий и калий находятся правее лития. Это связано с исключительно высокой энергией процесса гидратации ионов лития по сравнению с ионами других щелочных металлов. [24]
Необходимо отметить, что представленный ряд характеризует поведение металлов и их солей только в водных растворах и при комнатной температуре. Кроме того, нужно иметь в виду, что указанные в таблице 18 стандартные электродные потенциалы учитывают особенности взаимодействия того или иного, иона с молекулами растворителя. Это может нарушать некоторые ожидаемые закономерности в расположении металлов в электрохимическом ряду напряжений металлов. Например, электрохимический ряд напряжений металлов начинается литием, тогда как более активные в химическом отношении рубидий и калий находятся правее лития. Это связано с исключительно высокой энергией процесса гидратации ионов лития по сравнению с ионами других щелочных металлов. [25]
Такие лиганды, называемые также ионофорами, в настоящее время хорошо изучены. К ним относится, например, антибиотик валиномицин ( полипептидного типа), молекула которого представляет собой почти плоское кольцо. Поэтому валиномицин связывает ионы калия ( но не натрия) и может перемещаться с ними как одно целое. Такие комплексы способны переходить через липидно-белковые слои и, следовательно, валиномицин может обеспечить специфический перенос ионов калия через мембраны. Это имеет существенное значение в механизме действия антибиотиков. Ионы других щелочных металлов связываются валиномицином в меньшей степени. Антибиотик грамицидин может переносить и ионы калия, и ионы натрия. [26]
Подвижности ионов сильно зависят и от природы растворителя. Существенным фактором служит изменение вязкости. Сольватация уменьшает подвижности ионов. Однако надо отметить, что величина сольватации обусловлена не только свойствами молекул растворителя, но и свойствами ионов растворенного вещества. Так, например, при сравнении электропроводности хлоридов щелочных металлов, казалось, можно ожидать, что наибольшую электропроводность будет иметь хлористый литий, так как ион лития имеет наименьшую массу и потому должен обладать наибольшей подвижностью. Это обусловлено тем, что ион лития, имея одинаковый заряд с ионами других щелочных металлов, из-за своего малого ионного радиуса обладает более сильным электрическим полем. Это более сильное поле, в свою очередь, способно удержать большое количество полярных молекул воды. [27]
У нашей упрощенной теории с ее простыми расчетами имеется и еще одно затруднение. Так как взаимодействие из-за перекрытия волновых функций быстра спадает с расстоянием, то это утверждение оказывается верным, только если считать, что ионы обоих типов имеют приблизительно одинаковые размеры. На самом деле, если мы будем оценивать размеры ионов по размерам соответствующих атомов инертных газов, то простое геометрическое рассмотрение покажет, что в ионных кристаллах постоянная всегда определяется взаимодействием ближайших соседей. Однако если считать, что образование ионов сопровождается переносом протона, то ме таллический ион оказывается меньше, а неметаллический - - больше. Тогда постоянная решетки может определяться в основном взаимодействием неметаллических ионов, а металлические ионы при этом болтаются где-то между ними. Представление о том, что взаимодействие ионов хлор а определяет постоянную решетки, также использовалось для объяснения различных структур соединений галогенидов щелочных металлов. Например, было предположено, что ион цезия имеет размер, сравнимый с размером иона хлора. При этом постоянная решетки определяется суммой ионных радиусов цезия и хлора в обеих обсуждаемых структурах. Большая величина постоянной Маделунга для структуры CsCl делает реально существующей именно эту структуру. Ионы других щелочных металлов значительно меньше иона хлора, при этом постоянная решетки определяется взаимодействием ионов хлора. [28]
Страницы: 1 2