Dependence of densities of alkali halide aqueous solutions on their concentration and temperature: a new power-law approach

• Autorzy: Sangwal K. , Misztal R.

Warianty tytułu

PL

Zależność gęstości wodnych roztworów halogenków metali alkalicznych od ich stężenia i temperatury: nowe podejście prawa potęgowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The experimental data of relative change in solution density are analyzed as functions of solution concentration and temperature, using a new power-law approach for the former and an Arrhenius-type relation for the latter. A new theoretical equation relating relative change in solution density with temperature, increase in thermal entropy produced by the introduction of acation-anion pair into the solvent and the activation energy required for this process is then proposed. Assuming that the solvent is composed of ionized species forming a lattice-like structure, this equation is derived considering the polarization of solvent around electrolyte ions. The theoretical expression of the model is compared with the final expression relating the experimental relative change in solution density as functions of solution concentration and temperature. The results revealed that the activation energy E for density change is practically zero for all alkali halides. The condition that E = 0 givesthe radii of ions in aqueous solutions, which agree well with the optimized radii reported by Li et al. [Fluid Phase Equilibria 145, 1 (1998)]. It is also found that the constants of the final equation of the solution density are related with the crystal density.

PL

Przeanalizowano doświadczalne dane względnych zmian gęstości roztworów w funkcji stężenia i temperatury stosując nowe podejście prawa potęgowego i równania typu Arrheniusa. Następnie zaproponowano nowe teoretyczne równanie opisujące względne zmiany w gęstości roztworu ze zmianą stężenia i temperatury, wzrost entropii cieplnej spowodowany przez wprowadzanie do rozpuszczalnika pary kation-anion oraz energię aktywacji potrzebną w procesie. Zakładając, że rozpuszczalnik składa się ze zjonizowanych jednostek tworzących strukturę quasi-sieciową, równanie to wyprowadzono uwzględniając polaryzację rozpuszczalnika w otoczeniu jonów elektrolitów. Teoretyczne równanie modelu porównano z końcowym wyrażeniem otrzymanym na podstawie względnych zmian w doświadczalnych gęstościach roztworów w funkcji ich stężenia i temperatury roztworu. Wyniki porównania wykazały, że energia aktywacji E dla zmian gęstości jest praktycznie równa zero dla wszystkich halogenków alkalicznych. Warunek, że E = 0 umożliwia otrzymanie wartości promieni jonowych w wodnych roztworach. Wartości tych promieni jonowych wykazują dobrą zgodność z optymalnymi promieniami podawanymi przez Li i in. [Fluid Phase Equilibria 1998, 145, 1]. Stwierdzono również, że wartości stałych z końcowego równania dla gęstości roztworu są związane z gęstością kryształu.

Słowa kluczowe

EN

alkali halides; alkali halide aqueous solutions; density of aqueous solutions

PL

halogenek alkaliczny; wodne roztwory halogenków metali alkalicznych; gęstość roztworów wodnych

• Wydawca: Wydawnictwo Wyższej Szkoły Pedagogicznej w Częstochowie
• Czasopismo: Prace Naukowe. Chemia i Ochrona Środowiska / Wyższa Szkoła Pedagogiczna w Częstochowie
• Rocznik: 2002
• Tom: Vol. 6
• Strony: 51--66
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sangwal K.

• Technical University, Institute of Physics, 20-618 Lublin, ul. Nadbystrzycka 38

autor

Misztal R.

• Pedagogical University, Institute of Chemistry and Environmental Protection 42-201 Czestochowa, al. Armii Krajowej 13/15

Bibliografia

• 1. A.L. Horvath, Handbook of Aqueous Electrolyte Solutions, Wiley, Chichester, 1985.
• 2. O. Sohnel, P. Novotny, Densities of Aqueous Solutions of Inorganic Substances, Academia, Prague 1985.
• 3. R. Misztal, K. Sangwal, Cryst. Res. Technol. 1999, 34, 769.
• 4. Ch.-X. Li, S.-B. Park, J.-S. Kim, H. Lee, Fluid Phase Equilibria 1998, 145, 1.
• 5. B.E. Conway, J.E. Desnoyers, C. Smith, Philos. Trans. R. Soc. London 1989, A256, 389.
• 6. J.O'M. Bockris, A.K.N. Reddy, Modern Electrochemistry, Plenum, New York 1970, Vol. 1, Chap. 2.
• 7. A.J. Dekker, Solid State Physics, Macmillan, London 1967, Chap. 7.
• 8. P. Schuster, in: Structure of Water and Aqueous Solutions, Edited by W.A.P. Luck, Verlag Chemie GmbH and Verlag Physik GmbH, Weinheim 1974, p. 141.
• 9. G. Nemethy, in: Structure of Water and Aqueous Solutions, Edited by W.A.P. Luck, Verlag Chemie GmbH and Verlag Physik GmbH, Weinheim 1974, p. 74.
• 10. C. Kittel, Inlroduction to Solid State Physics, 5th edition; Wiley, New York 1976, Chap. 3.
• 11. I. Ruff J. Chem. Soc. Faraday Trans. I 1977, 73, 1858.
• 12. K. Sangwal, R. Misztal, Prace Naukowe Wyższej Szkoły Pedagogicznej w Częstochowie 2002, Chemia i Ochrona Środowiska VI, 67.