離子氛英文解釋翻譯、離子氛的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 ion-atmosphere; ionic atmosphere; ionic cloud

分詞翻譯：

離子的英語翻譯：

ion
【化】 ion
【醫】 ion

氛的英語翻譯：

atmosphere

專業解析

離子氛（Ion Atmosphere）是物理化學中描述電解質溶液性質的核心概念，特指在溶液中圍繞某個中心離子（central ion）形成的、由帶相反電荷離子（反離子，counterions）組成的動态電性氛圍。這一概念由彼得·德拜（Peter Debye）和埃裡希·胡克爾（Erich Hückel）于1923年提出，是德拜-胡克爾理論（Debye-Hückel Theory）的基礎，用于解釋強電解質溶液的偏離理想行為（如活度系數小于1）及導電性等現象。

1.形成機制與物理圖像

在電解質溶液中，任一中心離子（如正離子）會通過靜電吸引其周圍的反離子（負離子），同時排斥同號離子。由于熱運動的存在，這些反離子不會固定聚集，而是形成一種統計意義上的、電荷密度隨距離中心離子增加而呈指數衰減的“雲狀”分布區域，即離子氛。
離子氛的電荷總量與中心離子電荷相等但符號相反，整體呈電中性。每個離子既是自身離子氛的中心，又是其他離子氛的組成部分。

2.關鍵參數：德拜長度（Debye Length, ( kappa^{-1} )）

離子氛的有效厚度由德拜長度表征，計算公式為： $$ kappa^{-1} = sqrt{frac{varepsilon_r varepsilon_0 k_B T}{2 N_A e I}} $$ 其中：

( varepsilon_r )：溶劑相對介電常數
( varepsilon_0 )：真空介電常數
( k_B )：玻爾茲曼常數
( T )：絕對溫度
( N_A )：阿伏伽德羅常數
( e )：元電荷
( I )：溶液離子強度（( I = frac{1}{2} sum c_i z_i )，( c_i )為離子濃度，( z_i )為離子電荷數）德拜長度反映了離子氛的尺寸，值越小表明離子氛越緊密（高離子強度時靜電屏蔽效應更強）。

3.理論意義與應用

活度系數修正：離子氛的存在削弱了中心離子的有效電荷，導緻其化學活度降低。德拜-胡克爾極限定律給出了活度系數（( gamma )）的定量關系： $$ log gammapm = -A |z+ z_-| sqrt{I} $$ 其中 ( A ) 為與溶劑、溫度相關的常數。
電導率解釋：中心離子在電場中遷移時，其周圍的離子氛需要時間重建，産生弛豫效應（不對稱阻力）；同時離子氛的電荷分布對中心離子運動産生電泳阻力。這兩種效應共同導緻電解質電導率低于理想值。
溶劑化與動力學影響：離子氛模型為理解離子溶劑化層外的長程靜電相互作用提供了框架，并影響化學反應速率（如離子間反應動力學）。

參考文獻與權威來源

Debye, P. & Hückel, E. (1923). The theory of electrolytes. I. Lowering of freezing point and related phenomena. Physikalische Zeitschrift, 24: 185–206.
（原始理論文獻，奠定了離子氛概念的基礎）

Atkins, P. & de Paula, J. (2014). Physical Chemistry (10th ed.). Oxford University Press, Chapter 5: "Simple Mixtures".
（經典教材，系統闡述離子氛模型與電解質理論）

IUPAC Gold Book: "Ion Atmosphere"
International Union of Pure and Applied Chemistry（國際純粹與應用化學聯合會術語标準）

Alberty, R. A. & Silbey, R. J. (1997). Physical Chemistry (3rd ed.). Wiley, Section 9.5: "Debye-Hückel Theory".
（理論推導與應用實例詳解）

Wang, J. (2006). Analytical Electrochemistry (3rd ed.). Wiley-VCH.
（從電化學角度讨論離子氛對電極過程的影響）

網絡擴展解釋

離子氛是電解質溶液中描述離子間相互作用的重要概念，其核心解釋如下：

定義與物理意義

離子氛指溶液中某一中心離子周圍聚集的異性離子形成的動态電荷分布，其分布服從泊松-玻爾茲曼方程。這種異號離子團像“彌散的雲霧”包裹中心離子，通過靜電作用抵消中心離子的部分電荷，從而影響溶液的電化學性質。

形成機制

靜電與熱運動平衡：離子間的靜電吸引使異性離子靠近中心離子，而熱運動又使離子分布趨于均勻，兩者平衡形成離子氛。
動态特性：每個離子既可成為中心離子，也是其他離子氛的成員，且這種結構隨離子熱運動瞬息萬變。

理論模型（德拜-休克爾理論）

簡化處理：将離子氛等效為一個半徑為$d$的空心球殼，電荷為$-z_i$（與中心離子電荷$z_i$相反），其中$d$稱為德拜厚度。
數學表達：德拜長度公式為： $$ d = sqrt{frac{varepsilon_r varepsilon_0 k_B T}{2N_A e I}} $$ （$varepsilon_r$為介電常數，$I$為離子強度，$T$為溫度，$I=frac{1}{2}sum m_i z_i$）

對溶液性質的影響

活度系數：離子氛的存在導緻離子活度偏離理想狀态，德拜-休克爾理論通過離子氛模型推導出活度系數公式。
電導率：離子氛的阻礙作用會降低離子的遷移速率，從而影響電導率。

應用與局限性

該模型成功解釋了稀溶液中的依數性，但在高濃度電解質溶液中因忽略離子間短程作用而存在偏差。

注：更完整的數學推導可參考德拜-休克爾原始文獻或物理化學教材。