渗透系数 (物理化学)

渗透系数渗透因子(),符号:\phi,是来衡量实际溶液偏离理想溶液行为程度的量,即偏离拉乌尔定律的程度。由丹麦化学家提出**。

  • (实用)渗透系数\phi = \frac{\mu_A^* - \mu_A}{RTM_A \sum_i m_i}
  • 合理渗透系数

\phi = -\frac{\mu_A^* - \mu_A}{RT \ln x_A}

其中\mu_A^*为纯溶剂的化学势, \mu_A为溶液中溶剂的化学势,M_A为分子量,x_A为摩尔分数,R为气体常数,T为绝对温度。

两者之间在定义上不同,但摩尔分数ln x_A与质量分数m_i存在如下关系,即通过ln x_A进行级数展开,并进行一阶近似可得到。

应用
渗透系数可根据测量冰点下降和渗透压摩尔浓度等溶液依数性质方法来计算电解质溶液的水分活度系数,从而为相关特性量标准溶液定值,并用于校准相关特性量的测量仪器。或者反过来根据这些性质来推算渗透系数,例如预测溶液实际渗透压
:\phi = 1 + \frac{1}{m}\int_0^m md \left( \ln (\gamma_{\pm}) \right)

反之也可求得电解质的活度系数\gamma_{\pm}:

: \ln (\gamma_{\pm}) = \phi-1+\int^m_0 \frac{\phi-1}{m} dm

根据(适用于低浓度情况),低浓度下 (\phi - 1) \sum_i m_i趋近于 -\frac 2 3 A I^{3/2},其中I为离子强度,A为德拜-休克尔常数(25°C下约为1.17)。意味着至少在低浓度下溶剂的蒸气压将高于拉乌尔定律预测的值。例如对于氯化镁—水溶液,氯化镁浓度低于0.7 mol/kg之前,蒸气压略高于拉乌尔定律预测值;浓度超过0.7 mol/kg后蒸气压则低于拉乌尔定律预测值和布罗姆利(Leroy A. Bromley)分别提出了电解质溶液的皮策理论皮策理论和布罗姆利方程,适用于所有浓度下的电解质溶液求出渗透系数。

注意
岩土、水利、工程、地质等领域,渗透系数permeability coefficient)是描述液体在均匀、多孔介质中运动迁移能力的指标。并非本文所指的渗透系数。或称入渗系数Infiltration coefficient)。

参考文献

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