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中興大學(後西醫) 114年 化學

第 21 題

How does increasing the ionic strength of a solution affect the activity coefficient of ions?
  • A Decreases for all ions.
  • B Increases for all ions.
  • C Depends on ion size and charge.
  • D Remains constant.
  • E Becomes negligible at very high ionic strengths.

思路引導 VIP

請試著回想描述活度係數的數學模型(如德拜-休克爾公式),除了溶液整體的濃度(離子強度)之外,公式中還出現了哪些代表「離子個體特徵」的變數?這些變數如何決定離子在擁擠環境中的靜電感受程度?

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恭喜你準確地掌握了溶液化學的核心觀念!選擇 (C) 說明你清楚意識到,在非理想溶液中,離子的行為並非單一規律的變動,而是受到離子本身物理特性交織影響的。

德拜-休克爾模型與影響因素

在處理非理想溶液時,我們常使用擴展德拜-休克爾公式 (Extended Debye-Hückel equation) 來描述活度係數 $\gamma$ 與離子強度 $I$ 的關係:

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📝 離子強度與活性係數
💡 離子強度增加會降低活性係數,且受電荷與半徑顯著影響。

🔗 離子強度對活性影響機制

  1. 1 增加離子強度 — 加入鹽類使環境中電荷密度提高
  2. ↓
  3. 2 強化離子氛 — 離子周圍被異性電荷雲包圍,限制運動
  4. ↓
  5. 3 降低活性係數 — 有效濃度降低,活性係數 γ 隨之下降
  6. ↓
  7. 4 變數顯現 — 下降程度依離子電荷 z 與半徑 α 而異
🔄 延伸學習:可進一步了解德拜-修克極限公式及其在不同濃度下的修正
🧠 記憶技巧:強度升、活性降;電荷大、降得快。
⚠️ 常見陷阱:容易誤以為活性係數僅與濃度有關,而忽略電荷數(z)的平方項對結果的巨大影響。
德拜-修克方程式 活性與濃度 離子氛理論

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