分析中的化学平衡
德拜-休克尔方程
/ duh-BYE HUK-uhl /
我们知道含盐溶液里的离子表现得就好像比它们的数目更弱,可究竟弱多少?你需要一个真正的公式来给它一个数。德拜-休克尔方程就是那个公式:它仅凭两样东西——溶液的离子强度和离子的电荷——就预测出一个离子的活度系数。
它的图像既具体又直观。每个离子都漂浮在一团带相反电荷的邻居所组成的淡淡云雾里,这团云屏蔽着它、钝化了它的化学有效性。这个方程刻画了这种屏蔽如何随离子强度和离子电荷而增长:盐越多、电荷越大,云就越强,活度系数就越小。由它你可以算出把浓度变成活度所需的那个校正。
这个方程是稀溶液中做准确平衡计算的日常主力。它诚实而重要的提醒是适用范围:最简单的形式只在很低的离子强度下才可靠,而一个扩展版本(还用到离子的大小)把它延伸到大约 0.1 摩尔。超过这个范围——在海水或浓盐水里——德拜-休克尔就失效了,化学家便转向更精细的模型,或者直接实测的活度系数。
把离子强度 0.01 和电荷 +2 代入扩展的德拜-休克尔方程,得到钙离子的活度系数约为 0.67——意味着钙表现得就好像只有它所计浓度的大约三分之二在场。
电荷和离子强度输入;活度系数输出。
它以彼得·德拜和埃里希·休克尔命名,二人于 1923 年推导出它。朴素的「极限定律」形式只在极稀的溶液中适用;而包含了水合离子直径估计值的「扩展」形式,才是大多数实际分析工作真正使用的。
又称
另见