11-8. 电解质溶液的 活度和活度系数 电解质是有能力形成可以 自由移动的离子的物质
理想溶液体系 分子间相互作用 实际溶液体系 ( 非电解质 ) 部分电离学说 (1878 年 ) 弱电解质溶液体系 离子间相互作用 (1923 年 ) 强电解质溶液体系
离子相互作用必须考虑 其静电作用( 1/r 2 ) 远大于 分子间相互作用( 1/r 6 ) 单种离子不能独自存在 + 和 - 是不可测的物理量 电解质溶液的特点
非理想 ( 非电解质 ) 对溶液中的 i 分子 理想 活度 a i
电解质 ( 平衡 )
离子平均活度 mean ionic activity
离子平均活度系数 mean ionic activity coefficient
m (mol kg-1) 电解质的平均活度系数 ( K) p.315
不同电解质的溶液 同价型 相近 Z i 升高 降低
几种电解质 的 ~m 关系
离子强度 (1921 年 ) ionic strength 反映各离子电荷形成电场的强弱
仅含一种电解质的溶液的离子强度
kx 1- x 2- x 3- x 4- M M M M
11-9 强电解质溶液理论 一. 德拜 - 休克尔 (D-H) 理论 Debey-Huckel Theory ( 离子互吸理论) 现代溶液理论的基础 D-H 理论的四个主要假定和说明
1. 偏差理想溶液主要由于离子间静电引力 将离子 i 从假想零电荷充至 z i e 所作电功为
+ dv 中心离子 r =0 -W i = z i e 电场中某处的电位 p.319
中心离子其它离子 基于静电学、溶剂为连续介质、 离子为带电质点
2. 大量离子在溶液中分布与晶体 不同 ( 服从 Boltzmann 分布 )
3. 每个离子皆被异性离子所包围 电位分布为球形对称 离子氛 ionic atmosphere
+ + + 中心离子 + 离子氛 ionic atmosphere p.318
用统计方法简化数量极大的 离子间的静电作用
+ dV 中心离子 r =0 -W i = z i e 电场中某处的电位 p.319
4. 离子间库仑引力能 远小于热运动能 ( 稀溶液下成立 )
Boltzmann 方程线性化
每个离子皆被异性离子所包围 电位分布为球形对称
中心离子附 近 r 处的电位 半径为 1/K 的离子氛在中 心离子上所引起的电位 稀溶液, K
1. 偏差理想溶液主要由于离子间静电 引力 2. 大量离子在溶液中分布与晶体不同 ( 服从 Boltzmann 分布 ) 3. 每个离子皆被异性离子所包围 电位分布为球形对称 4. 离子间库仑引力能远小于热运动能
5. 过剩电荷的电场近似为全部电荷 集中在半径相当于离子氛半径 1/K 的球壳薄层中所造成的
过剩电荷随距离变化关系过剩电荷随距离变化关系 p.322
1/K(nm) (mol.dm -3 ) I-I 价 I-II 价 m i 升高 z i 升高, r 降低 1/K 降低 m 0 时 1/K p.324
D-H 极限定律 Debey-Huckel limiting law D-H 极限定律 Debey-Huckel limiting law
kg -1/2 (25°C, aq)
+ z + = - |z - |
某一电解质 所有电解质 适用范围: m < mol kg -1
强电解质 strong electrolyte
弱电解质 weak electrolyte
弱电解质的活度仍指电离部分