
【化】 mean activity coefficient of ions
离子平均活度系数(Mean Ionic Activity Coefficient)是物理化学中描述电解质溶液中离子间相互作用对实际浓度影响的关键参数。其定义为:溶液中所有离子的几何平均活度与理论浓度之比,数学表达式为:
$$ $$ gamma{pm} = frac{a{pm}}{(m_{pm}/m^Theta)} $$ $$
其中,$gamma{pm}$为离子平均活度系数,$a{pm}$为离子的几何平均活度,$m_{pm}$为离子的平均浓度,$m^Theta$为标准浓度(通常取1 mol/kg)。
核心特性与应用方向
该系数通过Debye-Hückel理论等模型量化离子间静电作用导致的溶液偏离理想状态现象,在电化学电池电动势计算和溶解度预测中具有重要作用。
随溶液离子强度增加,活度系数呈现先减小后上升的U型曲线特征,极低浓度时可近似为1,高浓度时需通过Pitzer方程等扩展模型修正。
在化工生产中的结晶过程控制、金属电镀工艺优化等领域,活度系数数据直接影响反应速率和产物纯度的计算精度。
权威研究依据
国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)将活度系数定义为"溶液中组分有效浓度的比例因子",其测定方法载于《分析化学手册》(第3版)电化学分析章节。美国国家标准技术研究院(NIST)数据库收录了包括NaCl、HCl等常见电解质的活度系数实验值数据集,可作为工程设计的基准参考。
离子平均活度系数是描述电解质溶液中离子实际行为偏离理想状态程度的物理量,具体解释如下:
离子平均活度系数((gamma{pm}))是正、负离子活度系数的几何平均值。对于电解质 ( M{ u+}X{ u-} ),其定义为: $$ gamma{pm} = left( gamma+^{ u+} cdot gamma-^{ u-} right)^{1/( u++ u-)} $$ 其中,( u+) 和 ( u-) 分别为正、负离子的化学计量数。例如,1-1价型电解质(如NaCl)的 (gamma{pm} = sqrt{gamma+ cdot gamma_-})。
活度(有效浓度)与浓度的关系为 ( a = gamma cdot c )。由于溶液中离子间的静电相互作用(如库仑力),实际活度通常小于浓度((gamma < 1)),尤其在较高浓度或多价离子体系中。离子平均活度系数综合反映了这种偏差。
注意:极稀溶液中,离子相互作用可忽略,(gamma{pm} approx 1);随着浓度升高,(gamma{pm}) 通常减小,但在极高浓度时可能因离子缔合而回升。
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