活度系数及离子互吸理论.ppt

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1、第一章活度系数及离子互吸理论7/25/20211主要内容：电解质溶液的分类，水的结构和离子—溶剂间的相互作用，电解质溶液的活度和活度系数，离子强度定义及其意义。教学要求：1．了解电解质溶液的分类。2．理解水的结构和离子—溶剂间的相互作用，离子吸附理论。3．掌握电解质溶液的活度和活度系数的定义，电解质平均活度系数和离子平均活度系数，离子强度定律。7/25/20212§1-1电解质溶液1、什么是电解质？如何实现导电的？溶于溶剂或熔化时形成离子，从而具有导电能力的物质。电解质溶液的导电能力是依靠离子在电场中移动

2、来实现的。2、电解质分类电离程度分：弱电解质和强电解质离子在溶液中存在的形态分：缔合式与非缔合式键结合类型分：可能电解质与真实电解质电解质本质分：真正的电解质和潜在的电解质一、电解质的分类7/25/20213二、水的结构与离子-溶剂间的相互作用水是缔合式的液体，与其他氢化物液体相比较：NH3H2OHFH2熔点(℃)-780-84-36沸点(℃)-3310020-601、水的结构7/25/20214水分子为具有不等性杂化轨道结构的强极性分子。两个水分子的氢向内，另两个的氢向外。7/25/20215归纳水的结

3、构：在中心水分子的周围有4个水分子，其中两个水分子的氢向内，另两个的氢向外。如果四面体中心的水分子被一个大小相同(或小一点)的正离子Na+所替换，这时即使四面体形状没有改变，而水的结构也会发生变化，此时4个水分子的氢都向外，其中的两个水分子改变了定向，也就影响到下一层水分子的定向，扰乱了原来水的结构。水的原来结构只能在离中心离子某一距离之外才得到保存。7/25/20216水三种形态结构7/25/202172、电离与离子水化电解质溶于水时，同时存在两种变化：电离作用和水化作用水化作用——离子与水分子相互作用

4、导致水分子定向排列，这样的结果破坏了水层的四面体结构，离子不能裸露存在。7/25/20218离子水化产生两种影响：溶剂对溶质的影响：离子水化减少溶液中自由分子的数量，同时增加离子的体积；改变电解质的活度系数和电导等性质。溶质对溶剂的影响：带电离子的水化破坏附近水层的四面体结构，使水偶极子对离子起定向作用，改变邻近水分子层的介电常数。7/25/20219§1-2电解质溶液的活度与活度系数一.活度和活度系数理想溶液化学等温式真实溶液用活度a代替m，化学等温式为：γ——活度系数（1-1）（1-2）7/25/20

5、2110活度：即“有效浓度”活度系数：活度与浓度的比值，反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。规定：活度等于1的状态为标准态。对于固态、液态物质和溶剂，这一标准态就是它们的纯物质状态，即规定纯物质的活度等于1。7/25/202111活度其他表示形式浓度为体积摩尔浓度c：浓度为摩尔分数y：三者之间的关系：7/25/202112二、离子活度和电解质活度1：1价电解质，它们的化学位表示为：阳离子：阴离子：1.31.47/25/202113设电解质MA的电离反应为其中(1.6)(1.5)(1.7)

6、7/25/202114定义：a±为强电解质平均活度、γ±为平均活度系数和m±为平均质量摩尔浓度。令则（其中(1.8)(1.7A))7/25/202115a、a±、γ±、m±之间的关系：可利用平均活度系数γ±近似计算阳离子和阴离子的活度例1写出NaCl、CaCl2、ZnSO4、Al2(SO4)3的平均活度的表达式。由得：(1.9)7/25/202116例计算下列溶液的离子平均活度a±电解质m/mol·kg-1γ±H2SO40.0500.397CdCl20.1000.219LaCl30.010.6377/25

7、/202117解：H2SO4，ν+＝2，ν-＝1，ν＝3同理可求得解题思路：由首先确定7/25/202118§1-3离子间的相互作用—离子互吸理论表1-1T1C1在某些1-1价型电解质溶液中饱和时的平均活度系数(25℃)（m1为TlCl浓度，m2为其它电解质的浓度单位:mol/kg）7/25/202119一、离子强度定律1、离子强度概念离子强度概念：数值上等于离子的离子价平方乘上每种离子浓度的乘积总和的一半，表征溶液中存在的离子所产生的电场强度的量度。(1.10)7/25/202120例:如含有0.01m

8、ol/kg的NaCl和0.02mol/kg的CdCl溶液，内含Na+、Cd2+及Cl-1，求该溶液的离子强度。解由得mol/kgCl-1Cd2+Na+7/25/202121在稀溶液范围内，电解质活度系数与离子强度之间的关系为：（离子强度定律)2、离子强度定律注意：上式当溶液浓度小于0.01mol·dm-3时才有效。A——常数，与温度有关，与浓度无关。7/25/202122三、德拜—休克耳离子互吸理论1、离子氛理论在电解质溶液中