词条 | 溶液中离子的扩散 |
释义 | rongye zhong lizi de kuosan 溶液中离子的扩散(卷名:化学) ionic diffusion in solution 扩散是溶液的基本性质,是微粒(分子、原子)的热运动而产生的物质迁移现象,主要由浓差、温差和湍流运动引起,研究扩散可为溶液结构提供信息。 液体扩散的基本公式是斐克定律: ![]() ![]() 电解质溶液的扩散 两组分体系中的扩散 在单组分体系中,自扩散系数用D*表示;在两组分体系中用D奮和D奯表示。在非理想情况下,D奯为浓度的函数,如果忽略粘度η对淌度U的影响,则有: ![]() ![]() ![]() 单电解质的扩散 在电解质溶液中,极限当量电导 ![]() ![]() ![]() 在电解质溶液中,电中性要求正、负离子都以同样的速率移动,因此,对于电解质从整体上说存在着一个扩散系数Db。在x方向的某一离子的扩散速度ui为: ![]() ![]() ![]() ![]() 电泳效应对扩散的影响 在电导中,离子互相吸引产生两种效应:一是松弛效应,即外电场的影响使对称的离子氛转化为非对称的;另一种是电泳效应,即在外电场的影响下溶剂分子和离子作反向的对流。在单独电解质的扩散里,两种离子以相同速率向前推进,离子氛的对称性仍能维持,因而没有松弛效应,但是电泳效应仍然存在,因为离子移动时穿过溶剂,而溶剂分子的扩散方向是相反的。这个效应与电解质的浓度有关,对称电解质从无限稀到浓度c时,可得到: ![]() 缔合式电解质对扩散的影响 离子缔合对扩散的影响是降低微粒的阻力。因为在液体中移动时,一个微粒的阻力总比两个小些,结果扩散速度上升。在稀溶液中得到下式: ![]() ![]() ![]() 互扩散对扩散的影响 在两组分体系中,当B扩散到右边时,为使体系平衡,必然有一些物质流到左边,因此净效应可被描述为与方向中的整体运动结合的 B的纯扩散。在这种情况下,用单个扩散系数Dab来描述通过扩散的任一组分的浓度变化,就叫做互扩散系数。假设体积与组成无关时,Dab即为: ![]() ![]() 自扩散 纯液体分子从一点移动到另一点的运动称为自扩散。在溶液中实际能实现的是示踪扩散,例如极少量的放射性 Na*离子在氯化钠中的扩散。因为 Na*离子的浓度很小,基本无反向溶剂流动,所以电泳效应可以忽略。定量的方程为: ![]() 浓溶液的扩散 必须考虑溶剂的移动、溶液的粘度和离子的水化。非电解质浓溶液的扩散公式为: ![]() ![]() ![]() 把上式用于单电解质在浓溶液中的扩散,得出高浓度下水化电解质的扩散公式: ![]() ![]() 参考书目 黄子卿:《电解质溶液理论导论》,科学出版社,北京,1964。 |
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