応用物理化学及び演習-大河内研HP.pdf

1 応用物理化学及び演習? 大気?水圏環境化学研究室 大河内　博 2009年度　応用物理化学及び演習 　　　　　　大河内 応用物理化学及び演習A　大河内　担当分? 日?程? 内?容? ① 6/1 溶液と濃度 ② 6/8 溶液と濃度?活量単位換算 ③ 6/15 活量単位換算?化学平衡? ④ 6/22 化学平衡?酸塩基平衡① ⑤ 6/29 酸塩基平衡①?酸塩基平衡② ⑥ 7/6 酸塩基平衡②? ⑦ 7/13 教場試験? 成績評価：出席(20点)?課題(20点)?小テスト(10点)?試験(50点) 2 講義内容：課題解答?講義?スモールテスト? 2009年度　応用物理化学及び演習 　　　　　　大河内 水中イオンは自由か？? 3 イオン結晶：水に溶けると陽＆陰イオンに分かれる．? Na+ Cl- NaClの結晶 水??和? ＝ ? 水分子 H2O? 水和イオン? ＝ ? 環境水では．．．? ?雨水：? ?海水：? 水和イオンは独立? 低濃度? 高濃度? 水和イオンは相互 作用?→ イオン対? Na+ + SO42- ? ? NaSO4- ? 2009年度　応用物理化学及び演習 　　　　　　大河内 海水中の主なイオンの存在状態? 4 存在状態 Na+ K+ Mg2+ Ca2+ 自由イオン 98 99 89 89 MSO4 2 1 10 10 MHCO3 ー ー 1 1 存在状態 Cl- SO42- HCO3- CO32- 自由イオン 100 39 81 　8 NaX ー 37 11 16 MgX ー 20 7 44 CaX ー 4 4 21 KX ー 1 ー ー Mg2CO3 ー ー ー 7 MgCaCO3 ー ー ー 4 2009年度　応用物理化学及び演習 　　　　　　大河内 活量とイオン強度? 5 ??活量(activity) ? 熱力学的濃度? € ai = fiCi fi ：活量係数(activity coefficient) Ci：イオン i の濃度 ??イオン強度 (ionic strength) イオン間の静電力，?未解離分子，?イオン 対生成，?錯体生成などに影響を受ける? 理想溶液と実在溶液とのずれを補正する必要 € μ = Ci：イオン i の濃度 Zi：電荷 電荷：大 活量係数：?イオン強度： € 1 2 CiZi 2∑ 大? 小? 2009年度　応用物理化学及び演習 　　　　　　大河内 水中イオン種の活量係数とイオン強度? 6 2009年度　応用物理化学及び演習 　　　　　　大河内 活量係数の推定：デバイーヒュッケルの式? 7 € log f i = ? AZi2 μ 1+ Bα μ (μ ＜ 0.2) A = 0.509 mol-1/2 dm3/2 (25℃) B = 3.29 x 107 cm-1 mol-1/2 dm3/2 (25℃) α：水和イオン径に相当するパラメーター(cm) Debye and Hückel (1923) (μ ＜ 0.01) 希薄溶液では € 1 Bα μ € log f i = ?0.509Zi2 μ極限則 他に，Davies (1938), Pitzer (1975)が提唱した経験的 な補正項を加えた式が提唱されている． 2009年度　応用物理化学及び演習 　　　　　　大河内 活量係数の推定：? 8 Bα(mol-1/2 dm3/2)? イオン種? 1.0? K+, NH4+, Ag+? NO3-, ClO4-, OH-, SCN-, F-, Cl-, Br-, I-? 1.3? Na+, Pb2+? CO32-, SO42-, PO43-, HPO42-, H2PO4-? 1.7? Cd2+, Ba2+, Sr2+, Hg2+? CH3COO-, (COO)2-, S2-? 2.0? Ca2+, Zn2+, Mn2+, Fe2+, Ni2+, Co2+, Cu2+? 2.6? Mg2+? 3.0? H+, Al3+, Cr3+, Fe3+? 3.6? Sn4+, Ce4+? 2009年度　応用物理化学及び演習 　　　　　　大河内 平均活量係数? 9 単独イオンの活量係数の測定は困難? 電解質の平均活量係数 f± を定義? 電解質AmBnの平均活量係数 ex. € fNaCl = fNa + fCl ? fCaCl2 = fCa 2+ fCl ? 2 € = f±(m+n )