
【化】 ionic association
ion
【化】 ion
【医】 ion
【化】 association; association reaction
【医】 association
离子缔合(Ion Association)是物理化学中描述溶液中带电粒子相互作用的重要概念,指带相反电荷的离子通过静电引力形成暂时性结合体的现象。这种现象在电解质溶液理论中具有核心地位,其形成过程遵循德拜-休克尔理论扩展模型。
关键特征解析:
该现象直接影响溶液电导率、活度系数等理化参数,在电池电解质设计(Nature Energy综述)、生物膜传输研究(Cell子刊膜生物学专论)等领域具有重要应用价值。国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)金皮书对此有明确定义,建议参考最新修订的术语标准文档。
离子缔合是电解质溶液中异号电荷离子通过静电作用形成稳定结合体的过程,其核心概念和理论背景可总结如下:
离子缔合指两个带相反电荷的离子在溶液中接近到临界距离时,因库仑力作用形成稳定离子对的过程。这种结合体的静电能需超过热运动能(即$V > 2kT$),使其在溶液中作为独立实体存在。
1926年,N.J.布耶鲁姆提出该理论,用于解释高浓度电解质溶液中活度系数偏离Debye-Hückel极限公式的现象。他认为即使电解质完全电离,离子也可能因缔合而无法自由运动。
根据库仑定律,离子间静电势能公式为: $$ V = frac{|Z_i Z_j| e}{D q} $$ 其中,$Z_i$、$Z_j$为离子电价,$e$为元电荷,$D$为溶剂介电常数,$q$为离子间临界距离。当$V > 2kT$时,离子缔合发生。
离子缔合强调离子间的动态结合,而电离仅指化合物解离为离子的过程。例如,强电解质可能完全电离,但因缔合未完全解离为自由离子。
上述公式中,$k$为玻尔兹曼常数,$T$为温度。溶剂介电常数$D$越大(如水),离子间作用力越弱,缔合倾向降低。
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