離子互吸理論

離子互吸理論

Debye(德拜,1884-1966,美籍荷蘭物理化學家,1936年獲諾貝爾化學獎)-Hückel(休克爾)於1923年提出了強電解質溶液的理論:強電解質在低濃度溶強電解質在低濃度溶液中完全解離,並認為強電解質與理想溶液的偏差主要是由離子之間的靜電引力所引起的。
Debye-Hückel提出了離子氛(ionic atmosphere)的概念,這是一個很重要的概念。他們認為在溶液中每一個離子都被電荷符號相反的離子所包圍,由於離子間的相互作用,使得離子的分布不均勻,從而形成了離子氛。
Debye-Hückel除了認為強電解質的稀溶液完全解離和離子間的相互作用力(主要是靜電庫侖引力)可歸結為中心離子和離子氛間的作用外,再提出了以下幾個假定,從而導出了稀溶液中離子平均活度因子的計算公式。這些假定是:
(1)離子在靜電引力下的分布遵從Boltzmann分布公式,並且電荷密度與電勢之間的關係趣從靜電學中的Poisson(泊松)公式。
t(2)離子是帶電荷的圓球,離子電場是球形對稱的,離示不極化,在極稀的溶液中可看成點電荷。
(3)離子之間的作用力只存在庫侖引力,其相互吸引而產生的吸引能小於它的熱運動的能量。
(4)在稀溶液中,溶液的介電常數與溶劑的介電常數相差不大,可忽略加入電解質後溶液介電常數的變化。
根據這些假定,導出了稀溶液中離子活度因子的計算公式為
上式稱為Debye-Hückel的極限定律(Debye-Huckel's limiting law),之所以稱為極限定律,是因為在推導過程中的一些假設只有在溶液非常稀釋時才能成立。式中A在一定溫度下對某一定溶劑而言有定值。Debye-Hückel的離子互吸理論以及根據他們所構想的模型和假定所推導出的公式雖然只有在稀溶液中才能與實驗結果相吻合,但到目前為止仍然是很重要的電解質溶液理論,也是其他理論發展的基礎。

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