热力学的应用.pptx

活度及其活度系数
平衡常数
饱和指数
全等溶解与非全等溶解
溶度积及溶解度
一. 热力学基本原理

(1)活度的定义
指实际参加化学反应的物质浓度,或指所研究的溶液体系中化学组分的有效浓度。
ai=ri·mi
式中:ai—组分i的活度;ri—组分i的的活度系数;
mi—组分i的摩尔浓度
(2)活度系数的计算
对于矿化度<100mg/L的天然水,ri=1,浓度=活度;
对于矿化度>100mg/L的天然水,ri有两种情况:
热力学在水文地球化学中的应用
热力学在水文地球化学中的应用
一. 热力学基本原理

(2)活度系数的计算
对于矿化度>100mg/L的天然水,离子强度< ,采用Debye-Huckel公式(迪拜-休克尔)
式中:Zi—离子i的电荷数;
A、B—特定温度下表达溶剂特征的常数(可查表1)。25℃时,A=,B=×10-8;
—与i离子水化半径有关的常数,(可以查表2)
I—水溶液的离子强度(mol/L)
热力学在水文地球化学中的应用
一. 热力学基本原理

表1迪拜-休克尔方程中的A和B的值
温度(℃)
A
B×10-8
温度(℃)
A
B×10-8
0


30


5


35


10


40


15


50


20


60


25


热力学在水文地球化学中的应用
一. 热力学基本原理

表2 迪拜-休克尔方程中各种离子的值
(×108)
离子

NH+4

K+,Cl-,NO-3

OH-,HS-,MnO-4

SO42-,PO43-,HPO42-,CrO42-
-
Na+,HCO3-,H2PO4-,HSO3-

SO32-,Pb2+
5
Sr2+,Ba2+,S2-,Cd2+,CO32-
6
Ca2+,Fe2+,Mn2+,Ca2+,Zn2+,Sn2+,Ni2+,Co2+,Li+,
8
Mg2+
9
H+,Al3+,Fe3+,Cr3+
热力学在水文地球化学中的应用
一. 热力学基本原理

水溶液的离子强度计算化公式如下:
式中Zi—离子i的电荷数;mi—离子i的浓度(mol/L)
例1:现有一地下水样分析结果表3(25℃),求Ca2+活度。表3 地下水样分析结果
离子
Na+
Ca2+
Mg2+
SO42+
Cl-
CO32-
HCO3-
mg/L
2187
39
57
232
1680
84
2580
mol/L







ri







ai







一. 热力学基本原理

计算步骤:
A、计算各离子的mol浓度,mg/L→g/L→mol/L
B、计算水的离子强度I
I=(×12+×22+……+×12)=<
C、计算活度系数
查表,25℃时,A=,B=×10-8
热力学在水文地球化学中的应用
一. 热力学基本原理

计算步骤:
C、计算活度系数
用同样的方法可以计算出其它各离子的活度系数。
热力学在水文地球化学中的应用
一. 热力学基本原理

对于高矿化度的地下水,即离子强度>,迪拜-休克尔公式就不适用了,为此应用戴维斯方程:
式中A,B参数与上述一样, 与参数,对于主要离子查表4,对于次要离子查表5, 规定为零。
热力学在水文地球化学中的应用
热力学在水文地球化学中的应用
一. 热力学基本原理

表4 戴维斯方程的和参数(主要离子)
主要离子
Ca2+


Mg2