分析中的化學平衡

德拜-休克爾方程

/ duh-BYE HUK-uhl /

我們知道含鹽溶液裡的離子表現得就好像比它們的數目更弱,可究竟弱多少?你需要一個真正的公式來給它一個數。德拜-休克爾方程就是那個公式:它僅憑兩樣東西——溶液的離子強度和離子的電荷——就預測出一個離子的活度係數。

它的圖像既具體又直觀。每個離子都漂浮在一團帶相反電荷的鄰居所組成的淡淡雲霧裡,這團雲屏蔽著它、鈍化了它的化學有效性。這個方程刻畫了這種屏蔽如何隨離子強度和離子電荷而增長:鹽越多、電荷越大,雲就越強,活度係數就越小。由它你可以算出把濃度變成活度所需的那個校正。

這個方程是稀溶液中做準確平衡計算的日常主力。它誠實而重要的提醒是適用範圍:最簡單的形式只在很低的離子強度下才可靠,而一個擴展版本(還用到離子的大小)把它延伸到大約 0.1 莫耳。超過這個範圍——在海水或濃鹽水裡——德拜-休克爾就失效了,化學家便轉向更精細的模型,或者直接實測的活度係數。

把離子強度 0.01 和電荷 +2 代入擴展的德拜-休克爾方程,得到鈣離子的活度係數約為 0.67——意味著鈣表現得就好像只有它所計濃度的大約三分之二在場。

電荷和離子強度輸入;活度係數輸出。

它以彼得·德拜和埃里希·休克爾命名,二人於 1923 年推導出它。樸素的「極限定律」形式只在極稀的溶液中適用;而包含了水合離子直徑估計值的「擴展」形式,才是大多數實際分析工作真正使用的。

又稱
Debye-Huckel limiting lawextended Debye-Huckel equation德拜-休克尔方程德拜-休克爾方程