Энергия сольватации по Фрумкину

1) Испарим 1 моль атомов металла ΔсубG

2) Ионизируем атом Me ΔионG

3) 1 моль e введем в металл: работа выходы e из Me равна –zW_e

4) Ионы Me перенесем в точку 2
N_A z e₀ Δφ = z F Δφ

5) Перенесем катион Me в раствор. ΔsolG – реальная энергия сольватации

6) Катион Me из раствора в металл

ΔсубG + ΔионG – z W_e + z F Δφ + ΔsolG = 0

ΔsolG = – ΔсубG – ΔионG + z W_e – z F Δφ

С увеличение радиуса иона энергия гидратации уменьшается по модулю

Схема гидратации

H⁺ + H₂O → H₃O⁺

ΔsolG=ΔsolH – TΔS

Уравнение Гиббса-Гельмгольца

С увеличением радиуса ΔsolH увеличивается по абсолютной величине

Энтропия сольватации

Рассчитанная по модели Борна ΔsolS получается меньше в несколько раз экспериментальной (по абсолютной величине).

Поскольку ε воды уменьшается с ростом температуры формула приводит к отрицательному значению ΔsolS.

Расхождение с экспериментом связано с учетом только кулоновских взаимодействий

Зная ΔsolS гидратации катиона и аниона можно рассчитать ΔsolS солей (< 0).

Отсюда следует, что при введении ионов в воду структура растворителя становится более упорядоченной из-за ориентирующего действия ионов на ближайшие к иону диполи воды