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1、关于电解质溶液(4)1第一页，本课件共有71页22.1 离子水化离子水化2.1.1 电解质分类电解质分类第二页，本课件共有71页3电解质定义电解质电解质（electrolyte)：有能力在水或：有能力在水或有机溶剂中形成可以自由移动离子的物有机溶剂中形成可以自由移动离子的物质，叫做电解质。质，叫做电解质。电解质溶液电解质溶液(electrolyte solution)：溶质溶入溶剂中后，溶质能完全或部溶质溶入溶剂中后，溶质能完全或部分解离成离子所形成的溶液。分解离成离子所形成的溶液。第三页，本课件共有71页4电解质溶液导电机理电解质溶液导电机理（1）正负离子的定向迁移）正负离子的定向迁移（2）
2、正负极发生氧化还原反应）正负极发生氧化还原反应第四页，本课件共有71页5电解质分类电解质分类 结构结构离子键离子键化合物化合物,真实的电解质真实的电解质 共价键共价键化合物化合物,可能的电解质可能的电解质它们本身并不是离子，只是在一定条件下，通过溶质与溶剂间的化学它们本身并不是离子，只是在一定条件下，通过溶质与溶剂间的化学作用，才能使之解离成为离子。作用，才能使之解离成为离子。溶质解离度的大小溶质解离度的大小强强电解质（解离度电解质（解离度30%）和）和弱弱电解质电解质(解离度解离度3%)电解质在溶液中所处的状态电解质在溶液中所处的状态非缔合式非缔合式non-associate,non-ass
3、ociate,溶质为单个自由移动的离子溶质为单个自由移动的离子 缔合式缔合式associate,associate,溶质除了单个的可自由移动的离子外，还溶质除了单个的可自由移动的离子外，还存在以化学键结合的未解离的分子，或者是由两个或两个存在以化学键结合的未解离的分子，或者是由两个或两个以上的离子靠静电作用而形成的缔合体。以上的离子靠静电作用而形成的缔合体。第五页，本课件共有71页62.1.2 水的结构水的结构孤电子对孤电子对O-H键键一一.水的结构特点水的结构特点 水分子为具有水分子为具有不等性杂化轨道结构的不等性杂化轨道结构的强极性分子。强极性分子。第六页，本课件共有71页7冰的结构冰的结
4、构第七页，本课件共有71页82.1.3 离子水化离子水化(Ionic Hydration)离子与水分子的相互作用：离子与水分子的相互作用：1.水分子在离子周围取向，可自由移动的水分子在离子周围取向，可自由移动的水分子减少了。水分子减少了。2.紧靠离子的部分水分子与离子缔合，能紧靠离子的部分水分子与离子缔合，能与离子一起移动，相应地增大了离子的与离子一起移动，相应地增大了离子的体积。体积。3.水分子的原有缔合度遭到部分破坏。水分子的原有缔合度遭到部分破坏。第八页，本课件共有71页9离子水化能量的变化离子水化能量的变化电解质在溶液中自发的解离，所需能量来自电解质在溶液中自发的解离，所需能量来自于水
5、化作用释放出的能量。于水化作用释放出的能量。第九页，本课件共有71页10离子水化离子水化：由于离子与水的作用而引起离子与水由于离子与水的作用而引起离子与水结构结构上的总变化上的总变化称为离子水化。称为离子水化。离子水化数离子水化数：离子周围存在着一个对水分子有明显电离子周围存在着一个对水分子有明显电场作用的空间（场作用的空间（几纳米几纳米），在这个），在这个空间内空间内含有的含有的水分水分子数子数称为离子水化数。称为离子水化数。第十页，本课件共有71页11水化膜水化膜：离子与水分子：离子与水分子相互作用改变了定向取相互作用改变了定向取向的水分子性质，受这向的水分子性质，受这种相互作用的水分子层
6、种相互作用的水分子层称为水化膜。称为水化膜。水化膜可分为原水化膜水化膜可分为原水化膜与二级水化膜。与二级水化膜。第十一页，本课件共有71页12原水化（或化学水化）：原水化（或化学水化）：溶液中紧靠离子的第一层水分子与离子结合得比较牢固，它们基本上能与离子一起移动，不受温度的影响。这部分水化作用称为原水化。它所包含的水分子数目称为原水化数。二级水化（或物理水化）：二级水化（或物理水化）：第一层以外的水分子也受到离子的吸引作用，使水的原有结构遭到破坏，但与离子联系得比较松散，温度对它的影响很大，这部分水化作用叫做二级水化。它所包含的水分子数目称为二级水化数。第十二页，本课件共有71页13 离子水化
7、产生两种影响离子水化产生两种影响 ：溶剂对溶质的影响：溶剂对溶质的影响：离子水化减少溶液中自离子水化减少溶液中自由分子的数量，同时增加离子的体积；由分子的数量，同时增加离子的体积；溶质对溶剂的影响：溶质对溶剂的影响：带电离子的水化破坏带电离子的水化破坏附近水层的四面体结构，改变邻近水分附近水层的四面体结构，改变邻近水分子层的介电常数。子层的介电常数。第十三页，本课件共有71页14习习 题题1.1.电解质有哪几种分类方法？电解质有哪几种分类方法？2.2.为什么为什么4时水的密度最大？时水的密度最大？3.3.什么叫离子水化？如何正确理解离子水化膜的什么叫离子水化？如何正确理解离子水化膜的概念？概念
8、？第十四页，本课件共有71页15在温度较低时，水中不完全是液态，还有一些微小的冰晶体。在冰在温度较低时，水中不完全是液态，还有一些微小的冰晶体。在冰晶体中，每个分子以一定的规律排列在晶体点阵内，每个分子都被晶体中，每个分子以一定的规律排列在晶体点阵内，每个分子都被四个分子所包围，四个分子在四个分子所包围，四个分子在空间构成空间构成一个四面体。而液态水中的分一个四面体。而液态水中的分子，排列比较杂乱，不像冰晶体中的分子那样规则排列。虽然这些水分子，排列比较杂乱，不像冰晶体中的分子那样规则排列。虽然这些水分子在液态水中运动比在冰晶体中更自由些，但是分子间的平均距离却比子在液态水中运动比在冰晶体中更
9、自由些，但是分子间的平均距离却比在冰中小，所以液态水的密度比固态水的密度大。在冰中小，所以液态水的密度比固态水的密度大。在温度在温度4上下，水中有两种使密度发生改变的效应：一是由于温度升上下，水中有两种使密度发生改变的效应：一是由于温度升高，液态水的高，液态水的分子热运动分子热运动加剧，分子间的平均距离增大，致使水的密度减小；加剧，分子间的平均距离增大，致使水的密度减小；另一种是由于温度升高，水中所含有的冰晶体逐渐熔解，分子间的平均距离另一种是由于温度升高，水中所含有的冰晶体逐渐熔解，分子间的平均距离减小，致使密度增大。在减小，致使密度增大。在1大气压大气压（101.325千帕）下，水温低于千
10、帕）下，水温低于4前，前，后一种效应占优势；而水温高于后一种效应占优势；而水温高于4后，前一种效应占优势。设想一定质后，前一种效应占优势。设想一定质量的水，温度从量的水，温度从0逐渐升高到逐渐升高到5，根据上面的分析，水的体积将先，根据上面的分析，水的体积将先减小后增大，密度则先增大后减小，在减小后增大，密度则先增大后减小，在4时体积最小，密度最大。时体积最小，密度最大。实际上，温度越过实际上，温度越过4以后，冰晶体会越来越少，直至消失，水就进以后，冰晶体会越来越少，直至消失，水就进入正常膨胀状态了。入正常膨胀状态了。第十五页，本课件共有71页162.2 电解质活度与活度系数电解质活度与活度系
11、数2.2.1 活度的概念活度的概念第十六页，本课件共有71页17两种物质混合在一起形成溶液时，若它们混合前后的两种物质混合在一起形成溶液时，若它们混合前后的体积无变化体积无变化，而且混合后，而且混合后无任何热效应无任何热效应，则所形成的溶，则所形成的溶液为液为理想溶液理想溶液。理想溶液不要求分子体积为零理想溶液不要求分子体积为零,但要求各种分子的大小但要求各种分子的大小,形状相似形状相似.许多实际溶液体系性质很接近理想溶液许多实际溶液体系性质很接近理想溶液:同系物混合所组成的溶液同系物混合所组成的溶液,同分异构体所组成的溶液等同分异构体所组成的溶液等也可将非电解质的也可将非电解质的无限稀溶液无
12、限稀溶液看作是一种理想溶液看作是一种理想溶液（1）理想溶液）理想溶液(ideal solution)第十七页，本课件共有71页18热力学定义热力学定义:若溶液中任一组分在全部浓若溶液中任一组分在全部浓度范围内度范围内(0 xi 1)均服从均服从拉乌尔定律拉乌尔定律,则则其为理想溶液其为理想溶液.第十八页，本课件共有71页19（2）化学势）化学势(chemical potential)定义定义:恒温恒压下，向指定组成体系中加恒温恒压下，向指定组成体系中加入微量组份入微量组份(或无限大体系中加入或无限大体系中加入1mol组分组分i)所引起的吉布斯自由能的改变。所引起的吉布斯自由能的改变。i:i物质
13、的化学势物质的化学势.第十九页，本课件共有71页20非体积功为零时，化学势是多相系非体积功为零时，化学势是多相系统中物质转移方向和限度的判据统中物质转移方向和限度的判据i 物质自发地从物质自发地从 i高的相向高的相向 i低的相转移低的相转移相平衡时，每一组分在各相中的化学势相平衡时，每一组分在各相中的化学势必定相等必定相等第二十页，本课件共有71页21（3）理想溶液理想溶液中某组分中某组分i的化学势的化学势 i i:某一温度和压力下理想溶液中某组分某一温度和压力下理想溶液中某组分i i的的化学势化学势 :与溶液同温同压下组分与溶液同温同压下组分i i的的标准态标准态下的化下的化学势学势 :组分
14、组分i i的摩尔分数的摩尔分数第二十一页，本课件共有71页22（4）真实溶液真实溶液中某组分中某组分i i的化学势的化学势路易斯（路易斯（Lewis）提出笼统地用一个新函数）提出笼统地用一个新函数活活度度(ax,i)(activity)来代替物质的量分数来代替物质的量分数(xi)。ax,i为为i组分的活度，物理意义是组分的活度，物理意义是有效浓度有效浓度。第二十二页，本课件共有71页23Activity coefficient 活度与浓度的比值能反映粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差第二十三页，本课件共有71页242.2.2 溶质溶质的三种浓度标度的三种浓度标度xi:摩尔分数 mo
15、lmi:质量摩尔浓度(每千克溶剂所含溶质的物质的量)mol/kgci:体积摩尔浓度(每升溶液所含溶质的物质的量)mol/L第二十四页，本课件共有71页25相应的化学势相应的化学势第二十五页，本课件共有71页26实际溶液中的化学势实际溶液中的化学势相应的活度系数相应的活度系数第二十六页，本课件共有71页27活度的标准状态活度的标准状态气态物质：分压气态物质：分压pi等于等于1的理想气体为的理想气体为标准状态。标准状态。ai=pi=1液、固态物质：纯物质为标准状态。液、固态物质：纯物质为标准状态。e.g.纯溶剂、纯金属纯溶剂、纯金属很稀的溶液中，很稀的溶液中，规定规定：活度等于活度等于1的状态为标
16、准态。对于固态、液态物质和溶剂，这一标准态就的状态为标准态。对于固态、液态物质和溶剂，这一标准态就是它们的纯物质状态，即规定纯物质的活度等于是它们的纯物质状态，即规定纯物质的活度等于1。第二十七页，本课件共有71页282.2.3 电解质的电解质的平均活度平均活度（1）与极稀的非电解质溶液可视作理想）与极稀的非电解质溶液可视作理想(稀稀)溶液，活度溶液，活度系数近似等于系数近似等于1不同，对极稀的强电解质溶液，由于离不同，对极稀的强电解质溶液，由于离子间的相互作用，使它比非电解质溶液的情况复杂得多，子间的相互作用，使它比非电解质溶液的情况复杂得多，此时的活度与理想此时的活度与理想(稀稀)溶液的活
17、度仍有一定的偏差；溶液的活度仍有一定的偏差；（2）强电解质强电解质几乎完全电离成离子，整体电解质不复存在，几乎完全电离成离子，整体电解质不复存在，其浓度与活度的简单关系不再适用；其浓度与活度的简单关系不再适用；（3）对于电解质溶液，由于单个离子的活度无法测定，故）对于电解质溶液，由于单个离子的活度无法测定，故提出提出平均活度平均活度的概念。的概念。第二十八页，本课件共有71页29离子的活度和化学势离子的活度和化学势 以以质量摩尔浓度质量摩尔浓度为例：为例：第二十九页，本课件共有71页30按下面的规定，给出电解质的按下面的规定，给出电解质的平均活度平均活度、平均平均活度系数活度系数和和平均浓度平
18、均浓度的概念的概念第三十页，本课件共有71页31令令:定义：定义：平均活度系数平均活度系数:平均浓度：平均浓度：平均活度：平均活度：则电解质活度：则电解质活度：K2SO4溶液的离子平均活度第三十一页，本课件共有71页32计算例例 利用表1-6数据计算0.1mHCl的活度aHCl和离子平均活度aHCl。解：解：已知由表中数据查得0.1mHCl的 =0.795又已知所以第三十二页，本课件共有71页33重量摩尔浓度m0.0050.010.020.050.100.200.501.003.00A+B型盐类离子强度0.0050.010.020.050.100.200.501.003.00计算值*0.921
19、0.8890.8470.7690.6900.5920.4370.3100.131实验值HCl0.9280.9040.8740.8300.7950.7660.7570.8101.320NaCl0.9280.9040.8760.8290.7890.7420.6830.6590.709KCl0.9260.8990.8660.8150.7640.7120.6440.5970.571KOH0.9270.9010.8680.8100.7590.7100.6710.6790.903KNO30.9270.8990.8630.7940.7240.6530.5430.449AgNO30.9250.8960.858
20、0.7870.7170.6330.5010.390A2+B2+型盐类离子强度0.020.040.080.200.400.802.004.0012.00计算值*0.5150.3920.2660.1235.161021.511021.321038.47105实验值MgSO40.5720.4710.3780.2620.1950.1420.0910.067CuSO40.5600.4440.3430.2300.1640.1080.0660.044表表1-6 一些电解质的平均活度系数（一些电解质的平均活度系数（25）第三十三页，本课件共有71页34习习 题题1.电解质的活度与平均活度有何不同？活度活度：整
21、体电解质的活度整体电解质的活度平均活度平均活度：离解后整体电解质不复存在，离解为离子，离解后整体电解质不复存在，离解为离子，正负离子的平均活度来代替正负离子的活度。正负离子的平均活度来代替正负离子的活度。第三十四页，本课件共有71页352.3 扩散扩散电解质溶液性质，主要有两类：电解质溶液性质，主要有两类：静态静态性质：涉及热力学函数的变化，如性质：涉及热力学函数的变化，如活度、活度系数等活度、活度系数等动态动态性质：与离子在溶液中运动有关的性性质：与离子在溶液中运动有关的性质，例如离子的扩散、电导等质，例如离子的扩散、电导等动态性质对电化学反应有很大影响。动态性质对电化学反应有很大影响。第三
22、十五页，本课件共有71页362.3.1 液相传质的三种方式液相传质的三种方式(Mass Transfer)对流对流（convection)：溶液内粒子随溶液的溶液内粒子随溶液的流动流动而流动的传质过程。而流动的传质过程。扩散扩散(diffusion)：由于溶液中某一组分存在由于溶液中某一组分存在浓度浓度梯度梯度(或化学势梯度或化学势梯度)而引起的该组份自高浓度处而引起的该组份自高浓度处向低浓度处转移的传质过程。向低浓度处转移的传质过程。电迁移电迁移(migration)：荷电粒子在荷电粒子在电场作用下电场作用下沿着沿着一定方向移动引起的传质过程。一定方向移动引起的传质过程。第三十六页，本课件共
23、有71页37扩散扩散电极反应会消耗反应物，生成产物，使电极表面电极反应会消耗反应物，生成产物，使电极表面与溶液深处出现浓度差别，即与溶液深处出现浓度差别，即浓度梯度，浓度梯度，会发生会发生扩散现象。扩散现象。电迁移电迁移阳离子阳离子阴极（还原反应，得阴极（还原反应，得e e，带负电荷），带负电荷）阴离子阴离子阳极（氧化反应，失阳极（氧化反应，失e e，带正电荷），带正电荷）离子移动方向不同，但电流方向相同离子移动方向不同，但电流方向相同第三十七页，本课件共有71页38对流对流扩散扩散电迁移电迁移引起方式引起方式密度差密度差浓度梯度浓度梯度电场作用电场作用（电位梯度）（电位梯度）迁移粒子迁移粒子
24、所有组分所有组分所有组分都所有组分都可能可能带电粒子带电粒子第三十八页，本课件共有71页39第三十九页，本课件共有71页402.4 电迁移电迁移在外电场作用下溶液中的荷电离子将从杂乱无章的随机运动转变为沿一定方向的运动。在外电场作用下溶液中的荷电离子将从杂乱无章的随机运动转变为沿一定方向的运动。离子在电场力推动下进行的运动，叫做电迁移离子在电场力推动下进行的运动，叫做电迁移。电迁流量电迁流量(qe)：离子在单位时间内电迁移通过单位面积离子在单位时间内电迁移通过单位面积液面的摩尔数液面的摩尔数在电场力较小时，稳态下的电迁流量也与电位梯度（即在电场力较小时，稳态下的电迁流量也与电位梯度（即电场强度
25、电场强度-推动单位电荷的电场力）成正比推动单位电荷的电场力）成正比。第四十页，本课件共有71页4111摩尔电荷数为摩尔电荷数为1 1的离子的离子1F则则1 1摩尔电荷数为摩尔电荷数为zi的离子的离子ziFziFqe单位时间单位面积上通过的电量单位时间单位面积上通过的电量单位面积上通过的电流单位面积上通过的电流电流密度电流密度J J电解质溶液只是在场强不大，且处于稳态下，才电解质溶液只是在场强不大，且处于稳态下，才严格地服从欧姆定律。严格地服从欧姆定律。第四十一页，本课件共有71页422.4.1 电导率与当量电导率电导率与当量电导率 电导电导量度导体导电能力大小的物理量，量度导体导电能力大小的物
26、理量，其值为电阻的倒数。其值为电阻的倒数。符号为符号为G G，单位为，单位为S(S(1S=11S=1)。在外电场作用下，电解质溶液中的离子从无规则的随机跃迁转变为定向移动，形成电流。电在外电场作用下，电解质溶液中的离子从无规则的随机跃迁转变为定向移动，形成电流。电解质溶液中具有电阻，服从欧姆定律。习惯上用电阻和电阻率的倒数表示溶液的导电能力。解质溶液中具有电阻，服从欧姆定律。习惯上用电阻和电阻率的倒数表示溶液的导电能力。第四十二页，本课件共有71页43电导率电导率：边长为单位长度边长为单位长度的立方体溶液所具有的立方体溶液所具有的电导。的电导。第四十三页，本课件共有71页44电导的测量电导的测
27、量原理原理：电导是电阻的倒数，电导是电阻的倒数，因此由试验测出溶液的因此由试验测出溶液的电阻，即可求出电导。电阻，即可求出电导。测量溶液电阻要用测量溶液电阻要用(1000Hz)(1000Hz)交流电桥，交流电桥，否则将改变电解质溶否则将改变电解质溶液的组成。液的组成。第四十四页，本课件共有71页45 上图又称韦斯顿电桥。上图又称韦斯顿电桥。ABAB为均匀的滑线为均匀的滑线电阻，电阻，R1R1为可变电阻，并联一个可变电容为可变电阻，并联一个可变电容以便调节与电导池实现阻抗平衡，以便调节与电导池实现阻抗平衡，E E为放有为放有待测溶液的电导池，电阻待测。待测溶液的电导池，电阻待测。G G为耳机或为
28、耳机或阴极示波器，接通电源后，移动阴极示波器，接通电源后，移动C C点，使点，使DGCDGC线路中无电流通过，如用耳机则听到声线路中无电流通过，如用耳机则听到声音最小，这时音最小，这时D D，C C两点电位降相等，电桥两点电位降相等，电桥达平衡。根据几个电阻之间关系就可求得达平衡。根据几个电阻之间关系就可求得待测溶液的电导。待测溶液的电导。第四十五页，本课件共有71页46测量步骤测量步骤测定电导池常数测定电导池常数Kcell Kcell：测定待测溶液测定待测溶液 Kcell =L/AKcell =L/A 两电极间距离两电极间距离L L和镀有铂黑的电和镀有铂黑的电极面积极面积A A无法用实验测量
29、，通常用已知无法用实验测量，通常用已知电导率的电导率的KClKCl溶液注入电导池，测定电溶液注入电导池，测定电阻后得到阻后得到KcellKcell。第四十六页，本课件共有71页47当电桥达到平衡后：当电桥达到平衡后：于是，用标准于是，用标准KClKCl溶液标定出电导溶液标定出电导池常数后，通过上式即可计算出待测溶池常数后，通过上式即可计算出待测溶液的电导。液的电导。第四十七页，本课件共有71页48电导率的影响因素电导率的影响因素几何因素确定后：几何因素确定后：(1)(1)与离子运动速度有关与离子运动速度有关 离子运动速度越大，传递能量越快，导电能力就越强。离子运动速度越大，传递能量越快，导电能
30、力就越强。(2)(2)与离子浓度有关与离子浓度有关 导电能力与离子浓度成正比。影响离子浓度的因导电能力与离子浓度成正比。影响离子浓度的因素主要是电解质的浓度和电离度。同种电解质，浓度素主要是电解质的浓度和电离度。同种电解质，浓度越大，电离后离子浓度就越大；电离度越大，则同种越大，电离后离子浓度就越大；电离度越大，则同种电解质浓度下，电离的离子浓度越大电解质浓度下，电离的离子浓度越大。第四十八页，本课件共有71页49(1)与离子运动速度有关与离子运动速度有关(a)离子本性：离子本性：水化离子半径。半径大，阻水化离子半径。半径大，阻力大，运动速度慢。离子价数。价数高，受力大，运动速度慢。离子价数。
31、价数高，受电场力大，速度快。电场力大，速度快。(b)溶液总浓度：溶液总浓度：浓度大，离子间距小，相浓度大，离子间距小，相互作用强，离子运动阻力增大。互作用强，离子运动阻力增大。(c)温度：温度：温度高，运动速度增大。温度高，运动速度增大。(d)溶剂粘度溶剂粘度：粘度大，运动阻力增大，运：粘度大，运动阻力增大，运动速度降低。动速度降低。第四十九页，本课件共有71页50(2)与离子浓度有关的因素与离子浓度有关的因素(a)电解质浓度：电解质浓度：电离后离子浓电离后离子浓度增大。度增大。(b)电离度电离度：电离度越大，同样：电离度越大，同样电解质浓度下，电离的离子浓度电解质浓度下，电离的离子浓度越大。
32、越大。第五十页，本课件共有71页51量主导量主导质主导质主导c，离子数，离子数，ccc，离子间作，离子间作用力用力，离子，离子运动速度运动速度，cc第五十一页，本课件共有71页52溶液浓度很低时，随着浓度增加单位体积中离子数目增多，溶液浓度很低时，随着浓度增加单位体积中离子数目增多，量的因素是主要的，电导率增大；量的因素是主要的，电导率增大；溶液浓度过大，离子间相互作用力相当突出，对粒子运动速溶液浓度过大，离子间相互作用力相当突出，对粒子运动速度的影响很大，使质的因素占主导地位，电导率随浓度增大度的影响很大，使质的因素占主导地位，电导率随浓度增大而减小。因此电解质溶液中电导率与浓度关系出现极大
33、值。而减小。因此电解质溶液中电导率与浓度关系出现极大值。第五十二页，本课件共有71页53摩尔摩尔电导率电导率 ：在两个距离为：在两个距离为1m 的平行板电极间放置的平行板电极间放置含有含有mol电解质电解质的溶液，此时溶液所具有的电导的溶液，此时溶液所具有的电导.未考虑离子电荷数及离子运动速度对溶液导电能力的影响未考虑离子电荷数及离子运动速度对溶液导电能力的影响当量电导率当量电导率 ：在两个距离为：在两个距离为1m 的平行板电极间放的平行板电极间放置含有置含有mol单位正电荷（或单位负电荷）单位正电荷（或单位负电荷）的溶液，此的溶液，此时溶液所具有的电导时溶液所具有的电导.-若电解质的正负离子
34、电荷数均为若电解质的正负离子电荷数均为1，则，则 .-若其中一种离子电荷数为若其中一种离子电荷数为2，则，则 第五十三页，本课件共有71页542.4.2 离子常用淌度与绝对淌度离子常用淌度与绝对淌度 溶液中正、负离子在电场力作用下沿着相溶液中正、负离子在电场力作用下沿着相反的方向电迁移。反的方向电迁移。电迁移相当，即导电效果相同。电迁移相当，即导电效果相同。沿着同一方向导电。（沿着同一方向导电。（p.s.不是沿同一方向不是沿同一方向移动）移动）第五十四页，本课件共有71页55设正、负离子迁移速设正、负离子迁移速度：度：v+,v-(m/s)；电解质截面积：电解质截面积：1m2；正、负离子浓度：正
35、、负离子浓度：c+,c-(mol/m3)第五十五页，本课件共有71页56正离子电迁流量正离子电迁流量以电流密度表示以电流密度表示负离子电迁流量负离子电迁流量以电流密度表示以电流密度表示总电流密度总电流密度离子单位时间内通过单位截面积的物质的量称为该离子的流量。单位离子单位时间内通过单位截面积的物质的量称为该离子的流量。单位mol/（m2s）。因为离子是带电荷的，因此可用电量代替离子的数量来表）。因为离子是带电荷的，因此可用电量代替离子的数量来表示电迁流量，示电迁流量，z电荷数，电荷数，zF每摩尔离子所带电量。每摩尔离子所带电量。单位时间内通过的电量，单位时间内通过的电量，zFq单位面积通过的电
36、流。单位面积通过的电流。第五十六页，本课件共有71页57若电解质完全解离，则离子的电荷浓度等于电解质的电荷浓度若电解质完全解离，则离子的电荷浓度等于电解质的电荷浓度代入代入第五十七页，本课件共有71页58离子淌度离子淌度:单位电场强度单位电场强度下离子的下离子的迁迁移速度移速度，可称为，可称为离子常用淌度离子常用淌度，通常，通常简称为简称为离子淌度离子淌度。第五十八页，本课件共有71页59第五十九页，本课件共有71页60第六十页，本课件共有71页61离子绝对淌度离子绝对淌度():单位电场力作单位电场力作用下离子用下离子的运动速度的运动速度.离子淌度离子淌度:单位电场强度下离子的迁移速度可称单位
37、电场强度下离子的迁移速度可称为为离子常用淌度离子常用淌度(mobility)，通常简称为离子通常简称为离子淌度。淌度。讨论离子在某种推动力作用下的运动速度，才能反映不讨论离子在某种推动力作用下的运动速度，才能反映不同离子的特性。同离子的特性。第六十一页，本课件共有71页622.4.4 离子迁移数离子迁移数 离子迁移数离子迁移数：溶液中某种离子所迁移的电流（或：溶液中某种离子所迁移的电流（或电量）在各种离子迁移的总电流（或电量）中所占电量）在各种离子迁移的总电流（或电量）中所占的分数。的分数。电解质溶液中，正负离子共同承担着电流的传导。溶液中各电解质溶液中，正负离子共同承担着电流的传导。溶液中各
38、种离子的浓度不同、淌度不同，在导电时所承担的导电份额种离子的浓度不同、淌度不同，在导电时所承担的导电份额也会有很大差异。为了表示溶液中某种离子所传送电流份额也会有很大差异。为了表示溶液中某种离子所传送电流份额的大小，提出迁移数的概念。的大小，提出迁移数的概念。第六十二页，本课件共有71页63影响迁移数的因素：温度浓度局外电解质在电化学研究中常常加入大量支持电解质以降低活性粒子的在电化学研究中常常加入大量支持电解质以降低活性粒子的电迁传质速度，用以消除电迁移效应。如电迁传质速度，用以消除电迁移效应。如HCl溶液中溶液中H+的迁移的迁移数远远大于数远远大于Cl-迁移数。如向其中加入大量迁移数。如向
39、其中加入大量KCl，则会大大降，则会大大降低低H+迁移数。迁移数。第六十三页，本课件共有71页64第六十四页，本课件共有71页65习习 题题1.解释解释c-c曲线出现极大值的原因。曲线出现极大值的原因。2.离子淌度与离子绝对淌度有何区别？离子淌度与离子绝对淌度有何区别？3.扩散与电迁方向相同吗？扩散与电迁方向相同吗？第六十五页，本课件共有71页662.5 稀溶液中的离子氛理论稀溶液中的离子氛理论溶液中离子是带电的，之间存在着库仑力，在库仑力作用下，溶液中离子是带电的，之间存在着库仑力，在库仑力作用下，离子倾向于按一定规则排列。但是离子在溶液中的热运动则趋离子倾向于按一定规则排列。但是离子在溶液
40、中的热运动则趋向于破坏这种结构，使离子均匀地分散在整个溶液中。离子在向于破坏这种结构，使离子均匀地分散在整个溶液中。离子在稀溶液中所处的状态，正是库仑力与热运动作用的结果。稀溶液中所处的状态，正是库仑力与热运动作用的结果。由于是稀溶液，离子间距离较远，碰撞、成键等各种近程由于是稀溶液，离子间距离较远，碰撞、成键等各种近程作用可以忽略不计，因此只有远程力作用可以忽略不计，因此只有远程力-离子间的库仑力在起离子间的库仑力在起作用。作用。第六十六页，本课件共有71页67离子氛离子氛:由由中心离子中心离子周围的一层电荷周围的一层电荷构成的构成的球体球体，且这层电荷层与中心，且这层电荷层与中心离子整体保
41、持离子整体保持电中性电中性。Debye Hueckel Model 中心离子就好像是被中心离子就好像是被一层符号相反的电荷包一层符号相反的电荷包围着。将中心离子周围围着。将中心离子周围的电荷所构成的球体称的电荷所构成的球体称为离子氛。为离子氛。对于研究离子间的库伦对于研究离子间的库伦相互作用有重要意义。相互作用有重要意义。第六十七页，本课件共有71页68说明：说明：1.离子氛由大量正负离子形成，且每一个离子离子氛由大量正负离子形成，且每一个离子都是很多个离子氛所共有的。都是很多个离子氛所共有的。2.每个离子既可作为中心离子，又是其他离子每个离子既可作为中心离子，又是其他离子氛的一部分。氛的一部
42、分。3.中心离子可以是正离子，也可以是负离子。中心离子可以是正离子，也可以是负离子。4.溶液中离子不断地运动，离子氛只是溶液中离子不断地运动，离子氛只是统计平均统计平均的结果。的结果。第六十八页，本课件共有71页69假设假设（）电解质是非缔合式电解质，即电解质在溶液中（）电解质是非缔合式电解质，即电解质在溶液中全部以可以自由移动的离子形式存在。全部以可以自由移动的离子形式存在。（）离子是带电的球体，不发生极化，离子周围的电（）离子是带电的球体，不发生极化，离子周围的电场是球形对称的。场是球形对称的。（）离子间只存在库仑力，其他分子间力均可略去不（）离子间只存在库仑力，其他分子间力均可略去不计，
43、而且离子的库仑力所引起的吸引能比它的热运动能计，而且离子的库仑力所引起的吸引能比它的热运动能小得多。这也就是说，溶液应当很稀。小得多。这也就是说，溶液应当很稀。（）以纯溶剂的相对介电常数当做溶液的相对介电（）以纯溶剂的相对介电常数当做溶液的相对介电常数，即认为电解质在溶剂中出现后，对溶剂的相对常数，即认为电解质在溶剂中出现后，对溶剂的相对介电常数并无任何影响。介电常数并无任何影响。第六十九页，本课件共有71页702.6 离子间相互作用与当量电导率离子间相互作用与当量电导率松弛效应松弛效应:中心离中心离子运动时，破坏子运动时，破坏了离子氛的对称了离子氛的对称性，使性，使离子氛离子氛电电荷重心滞后，对荷重心滞后，对中心离子的运动中心离子的运动形成阻力，叫做形成阻力，叫做松弛力松弛力。这种阻这种阻滞作用称为松弛效滞作用称为松弛效应。应。第七十页，本课件共有71页01.03.2023感感谢谢大大家家观观看看第七十一页，本课件共有71页