《電解質溶液平均離子活度係數模型研究》是依託北京理工大學，由李彌異擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：電解質溶液平均離子活度係數模型研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：李彌異
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
電解質溶液廣泛套用於電化學、地質學、生物化學、化工、材料科學。對電解質溶液理論的研究主要依靠物理意義明確的剩餘吉布斯自由能函式及其導出的活度係數表達式。本研究擬從Poisson-Boltzmann方程出發，定義局部組成和電中性的邊界條件，直接使用離子的Pauling直徑，得到一個新的平均離子活度係數表達式，主要用於表示電解質溶液中的靜電相互作用能。採用活度係數表達式計算鹽在水，水-有機溶劑，和純有機溶劑中從稀溶液至飽和濃度的離子活度係數，並使用Gibbs-Helmholtz方程預測溶解度以描述電解質溶液的固液平衡相形為。完善離子溶質參考態、標準態的定義，補充電解質在混合溶劑和有機溶劑中標準熱力學性質計算方法，為電解質溶液基礎物性參數的計算提供可靠的模型工具。
結題摘要
本項目經過三年的研究，提出了一種基於泊松 - 玻爾茲曼（PB）方程，經過嚴格推導的平均離子活度係數模型，套用於強電解質溶液體系。在德拜半徑的基礎上，首次提出了有效禁止半徑的定義，並以中心離子為原點引入局部組成概念和新的邊界條件，同時離子的包利半徑作為物理參數引入到新的活度係數公式，在中等濃度範圍以內暫不考慮非靜電力的貢獻。新構建的強電解質模型與經典的德拜 - 休克爾（DH）公式進行了比較，本模型的徑向分布函式也與蒙特卡羅方法進行了比較。分別計算了1：1型的鹼金屬鹵化物強電解質水溶液的平均離子活度係數。此外，在混合溶劑中的平均離子活度係數以及單個離子活度係數也用本模型進行了預測，計算的結果很好。新的活度係數模型用於水的強電解質溶液體系，以離子實際尺寸為參數，利用新的邊界條件獲得PB方程的解析解，物理意義明顯優於已有電解質模型。新的靜電勢方程的徑向分布函式在低濃度範圍與MC和DH理論符合的很好。在有效禁止半徑的假設下，活度係數表達式可用於低濃度，中等濃度，甚至是高濃度電解質體系，較其它模型有更寬的適用範圍。
