离子淌度
字数 660 2025-11-20 02:07:46

离子淌度

离子淌度描述了离子在电场作用下的迁移能力,定义为在单位电场强度下离子的平均漂移速度。其基本公式为:μ = v_d / E,其中 μ 是离子淌度,v_d 是漂移速度,E 是电场强度。该参数直接反映了离子在介质中的运动效率。

离子在电场中的运动受到介质阻力的影响。稳定状态下,电场力与斯托克斯阻力平衡:qE = 6πrηv_d(q为离子电荷,r为流体力学半径,η为介质黏度)。由此推导出淌度表达式 μ = q / (6πrη),表明淌度与电荷量成正比,与离子尺寸和介质黏度成反比。

温度通过改变介质黏度影响淌度。对于液体介质,黏度随温度升高而降低(η ∝ exp(E_a/RT)),导致淌度增加。在气体中,离子-分子碰撞截面随温度变化,淌度与T^1/2成正比。这一温度依赖性成为区分不同介质环境的重要特征。

离子-分子相互作用会显著改变有效淌度。在浓溶液中,离子氛效应产生弛豫力和电泳力,使实测淌度低于理想值。德拜-休克尔-昂萨格理论给出修正公式:μ = μ_0 - A√c,其中c为离子浓度,A为介质相关常数。

实验通过测量电导率确定淌度。摩尔电导率与淌度的关系为:Λ_m = F(μ_+ + μ_-),其中F为法拉第常数。通过测量不同浓度下的电导率,外推得到极限摩尔电导率,可计算单个离子的绝对淌度。

离子淌度的实际应用体现在电泳技术中。不同离子的淌度差异实现分离,迁移距离与淌度成正比。在生物化学中,蛋白质的淌度与其净电荷和流体动力学半径相关,SDS-PAGE电泳正是利用此原理测定分子量。

离子淌度 离子淌度描述了离子在电场作用下的迁移能力,定义为在单位电场强度下离子的平均漂移速度。其基本公式为:μ = v_ d / E,其中 μ 是离子淌度,v_ d 是漂移速度,E 是电场强度。该参数直接反映了离子在介质中的运动效率。 离子在电场中的运动受到介质阻力的影响。稳定状态下,电场力与斯托克斯阻力平衡:qE = 6πrηv_ d(q为离子电荷,r为流体力学半径,η为介质黏度)。由此推导出淌度表达式 μ = q / (6πrη),表明淌度与电荷量成正比,与离子尺寸和介质黏度成反比。 温度通过改变介质黏度影响淌度。对于液体介质,黏度随温度升高而降低(η ∝ exp(E_ a/RT)),导致淌度增加。在气体中,离子-分子碰撞截面随温度变化,淌度与T^1/2成正比。这一温度依赖性成为区分不同介质环境的重要特征。 离子-分子相互作用会显著改变有效淌度。在浓溶液中,离子氛效应产生弛豫力和电泳力,使实测淌度低于理想值。德拜-休克尔-昂萨格理论给出修正公式:μ = μ_ 0 - A√c,其中c为离子浓度,A为介质相关常数。 实验通过测量电导率确定淌度。摩尔电导率与淌度的关系为:Λ_ m = F(μ_ + + μ_ -),其中F为法拉第常数。通过测量不同浓度下的电导率,外推得到极限摩尔电导率,可计算单个离子的绝对淌度。 离子淌度的实际应用体现在电泳技术中。不同离子的淌度差异实现分离,迁移距离与淌度成正比。在生物化学中,蛋白质的淌度与其净电荷和流体动力学半径相关,SDS-PAGE电泳正是利用此原理测定分子量。