电解质溶液理论PDF电子书下载

I 经典热力学基础 1

1.1 基本热力学关系式和化学势 1

1.2 偏摩尔量与Gibbs-Duhem方程 2

1.2.1 偏摩尔量 2

1.2.2 Gibbs-Duhem方程 3

1.3 相平衡与化学平衡的基本关系式 4

1.4 逸度、逸度系数与状态方程 5

1.5 活度与活度系数 7

1.5.1 Raoult定律与Henry定律 7

1.5.2 活度与活度系数 7

1.5.3 不同浓度单位的活度与活度系数之间的换算 9

1.6 渗透压与渗透系数 11

1.6.1 渗透压 11

1.6.2 渗透系数 12

1.7 过量函数 14

参考文献 16

2 统计热力学基础 17

2.1 统计系综与配分函数 17

2.1.1 正则系综 18

2.1.2 巨正则系综 22

2.1.3 涨落 26

2.2 维里方程的统计力学推导 27

2.3 分子的分布函数 30

2.3.1 分子径向分布函数 31

2.3.2 用径向分布函数表示流体的热力学性质 33

2.4 McMillan-Mayer渗透压理论 37

参考文献 39

3 分子间作用能与势能函数 40

3.1 分子间作用能 40

3.1.1 离子静电能 40

3.1.2 离子-偶极能 41

3.1.3 偶极-偶极能 43

3.1.4 四极矩与其他粒子的作用能 46

3.1.5 离子-诱导偶极能 48

3.1.6 色散能 49

3.1.7 排斥能 50

3.2 势能函数 50

3.2.1 硬球势能函数 51

3.2.2 方阱势能函数 51

3.2.3 Sutherland势能函数 51

3.2.4 Lennard-Jones势能函数 52

3.2.5 Yukawa势能函数 54

3.2.6 Kihara势能函数 54

3.2.7 Stockmayer势能函数 56

参考文献 56

4.1.1 离子氛及其电位 57

4 经典电解质溶液理论 57

4.1 Debye-Hückel理论 57

4.1.2 活度系数的计算 61

4.1.3 渗透系数的计算 64

4.2 Fowler-Guggenheim方程 64

4.3 Bromley方程 67

4.4 离子水化理论 68

4.4.1 Stokes-Robinson离子水化理论 68

4.4.2 Stokes-Robinson离子逐级水化理论 71

4.5 离子缔合理论 72

4.5.1 Bjerrum离子缔合理论 73

4.5.2 其他离子缔合理论 74

4.5.3 三离子物 74

4.6 计算混合电解质溶液活度系数的公式 75

4.6.1 Frank-Thompson弥散晶格理论 75

4.6.2 Meissner方程 77

参考文献 78

5 Pitzer 电解质溶液理论 79

5.1 Pitzer电解质溶液理论基础 79

5.2 单一电解质溶液渗透系数的计算公式 84

5.3 单一电解质溶液活度系数的计算公式 86

5.4 混合电解质溶液的计算 88

5.5 电解质溶液焓和体积的计算 91

5.6 Pitzer-Li方程 92

5.7 Clegg-Pitzer方程 93

5.8 Li-Mather方程 95

参考文献 97

6 局部组成模型在电解质溶液中的应用 99

6.1 电解质NRTL方程 100

6.2.1 扩展的UNIQUAC-Debye-Hiickel方程 105

6.2 扩展的UNIQUAC方程 105

6.2.2 LIQUAC方程 107

6.2.3 Lu-Maurer方程 110

6.3 扩展的UNIFAC方程 112

参考文献 114

7 电解质水溶液的分子模拟 115

7.1 Monte Carlo分子模拟方法简介 115

7.2 分子动力学模拟方法简介 117

7.3 分子模拟中常用的计算公式 118

7.4 分子模拟用于研究水的微观结构 120

7.5 分子模拟用于研究电解质水溶液 124

7.6 分子模拟用于研究相界面 133

7.7 分子模拟用于研究电解质溶液的传递性质 134

参考文献 135

8 积分方程理论（分布函数理论） 138

8.1 用密度泛函理论导出Ornstein-Zernike积分方程 139

8.2 OZ方程的图论表述 141

8.3.1 超网链（HNC）近似 143

8.3 OZ方程的近似求解方法 143

8.3.2 Percus-Yevick（PY）近似 145

8.3.3 平均球近似（MSA） 146

8.4 Fourier变换及其反变换求解OZ方程的基本公式 147

8.5 用PY近似对硬球流体求解OZ方程 150

8.5.1 纯硬球流体的求解 151

8.5.2 硬球流体混合物的求解 154

8.6 用平均球近似建立电解质原始模型 158

8.6.1 用平均球近似验证Debye Hückel理沦 159

8.6.2 用平均球近似及Fourier变换求解电解质原始模型的OZ方程 161

8.6.3 求解电解质原始模型中的一些中间变量 166

8.6.4 电解质溶液热力学性质的计算 170

8.7 用平均球近似建立电解质非原始模型（一） 176

8.9 用平均球近似建立Yukawa流体状态方程 179

8.8 平均球近似原始模型与状态方程的直接联用 179

8.10 用平均球近似理论建立偶极流体状态方程 185

8.11 用平均球近似建立电解质非原始模型（二） 192

8.11.1 离子、偶极不等直径时的求解 192

8.11.2 正、负离子等直径时的求解 197

参考文献 200

9 电解质溶液微扰理论 203

9.1 Zwanzig微扰理论 204

9.2 Barker-Henderson微扰理论 206

9.3 Chandler-Weeks-Anderson微扰理论 210

9.4 Gubbins-Gray微扰理论 212

9.5 建立在van der Waals普遍化配分函数基础上的微扰理论 213

9.5.1 van der Waals普遍化配分函数 213

9.5.2 微扰硬链理论（PHCT） 215

9.5.3 微扰软链理论（PSCT） 216

9.5.4 微扰各向异性链理论（PACT） 218

9.5.5 缔合微扰各向异性链理论（APACT） 219

9.6 统计缔合流体理论（SAFT） 221

9.6.1 Wertheim的热力学微扰理论 221

9.6.2 SAFT状态方程 225

9.6.3 简化的统计缔合流体理论 231

9.6.4 采用平均场近似的SAFT-HS状态方程 232

9.6.5 可变量程势能函数的统计缔合流体理论（SAFT-VR） 233

9.6.6 采用Lennard-Jones链节作为参考流体的SAFT状态方程（SAFT-LJ） 238

9.7 Henderson电解质微扰理论（原始模型） 240

9.8 Henderson-Blum-Tani电解质微扰理论（非原始模型） 245

9.9 基于电解质微扰理论的状态方程研究新进展 252

参考文献 256

10 含电解质体系的相平衡 259

10.1.2 相平衡的计算公式 260

10.1.1 相平衡的判据 260

10.1 相平衡的判据与计算公式 260

10.2 含电解质体系的气液平衡 261

10.2.1 含电解质体系的GLE 261

10.2.2 定标粒子理论的应用 262

10.2.3 简化的一阶微扰理论的应用 264

10.2.4 Li-Mather方程应用于伴有化学反应的气液平衡 267

10.2.5 电解质平均球近似原始模型、PR方程和SAFT方程应用于高压气液平衡 269

10.2.6 电解质平均球近似原始模型和微扰理论应用于高压气液平衡 272

10.2.7 电解质平均球近似非原始模型和微扰理论应用于高压气液平衡 273

10.2.8 含电解质体系的VLE 275

10.2.9 电解质NRTL方程的应用 276

10.2.10 扩展的UNIQUAC方程的应用 277

10.2.11 UNIFAC方程的应用 279

10.2.12 平均球近似理论的应用 280

10.3 含电解质体系的液液平衡 282

10.3.1 扩展Setschenow公式的应用 283

10.3.2 Fowler-Guggenheim方程与扩展的van Laar方程应用于气液平衡和液液平衡 284

10.3.3 Pitzer方程与改进的正规溶液理论应用于金属溶剂萃取体系 287

10.3.4 Pitzer方程与UNIFAC方程应用于金属溶剂萃取体系 290

10.3.5 改进的UNIFAC方程用于双水相萃取体系 292

10.4 含电解质体系的固液平衡 295

10.4.1 Pitzer方程的应用 295

10.4.2 局部组成模型的应用 297

10.4.3 平均球近似理论与微扰理论的应用 299

参考文献 302

11 电解质溶液临界现象的近代理论 306

11.1 临界点的奇异性 306

11.1.1 二级相变 306

11.1.2 指数律 307

11.1.3 标度律 309

11.2 重整化群理论 309

11.2.1 重整化群理论的基本原理 310

11.2.2 分子间作用力和密度涨落 311

11.2.3 吸引力作用的重整化过程 313

11.2.4 重整化群理论的计算方法 314

11.3 非临界区到临界区的过渡与跨接状态方程 318

11.3.1 非临界区到临界区的过渡 318

11.3.2 跨接状态方程 321

11.4 高温高压下电解质水溶液的热力学研究 323

11.4.1 分子模拟在超临界水及高温高压电解质溶液中的应用 324

11.4.2 近代电解质溶液理论在高温高压电解质溶液中的应用 325

参考文献 327

12 电解质水溶液的表面性质 330

12.1 界面热力学性质研究方法的分类 330

12.2 Gibbs热力学方法 331

12.2.1 界面张力的基本方程 331

12.2.3 用平均球近似理论计算 333

12.2.2 用Pitzer电解质溶液理论计算 333

12.3.1 Kirkwood-Buff方程 334

12.3 均相统计热力学方法 334

12.3.2 Davis方程 336

12.3.3 Reiss定标粒子理论 338

12.3.4 Boudh Hir和Mansoori方程 339

12.3.5 用于表面活性剂体系的三维界面状态方程 340

12.4 非均相统计热力学方法 341

12.4.1 密度梯度理论 341

12.4.2 密度泛函理论 343

参考文献 348

13 带电胶体溶液理论 350

13.1 DLVO理论 350

13.1.1 两球形粒子间的色散能 350

13.1.2 两球形粒子间的静电排斥能 352

13.2.1 聚电解质溶液的双电层结构 363

13.2 聚电解质溶液的结构 363

13.2.2 Donnan平衡 365

13.3 渗透压数据的关联和预测 366

13.3.1 维里方程 366

13.3.2 随机相近似方法 368

13.3.3 自由溶剂模型 369

13.3.4 Yukawa状态方程 370

13.4 带电胶粒间的平均力势能研究 372

13.4.1 平均球近似求解OZ方程 372

13.4.2 用超网链求解OZ方程 373

13.4.3 分子模拟研究 376

13.5 用密度泛函理论研究双电层结构 377

参考文献 380

14.1.1 离子的电迁移率与电迁移数 382

14.1 电迁移率与电导 382

14 电解质溶液的电导理论 382

14.1.2 离子的电导率 383

14.2 Onsager电导理论 385

14.2.1 松弛效应与电泳效应 385

14.2.2 Onsager电导率公式 386

14.3 考虑离子缔合的电导理论 389

14.3.1 Lee-Wheaton电导理论 389

14.3.2 Fuoss电导理论 391

14.4 基于平均球近似的电导理论 394

14.4.1 完全离解的电解质的电导 394

14.4.2 不完全离解的电解质的电导 396

参考文献 399

15 电解质溶液的扩散理论 401

15.1 溶液扩散性质的基本关系式 401

15.2 单一电解质的扩散——Nernst-Hartley公式 402

15.3 扩散中的电泳效应——Onsager-Fuoss公式 405

15.4 不完全离解的电解质的扩散 408

15.5 电解质溶液中的自扩散Onsager极限公式 409

15.6 Robinson和Stokes关于电解质浓溶液中互扩散系数的研究 411

15.7 基于平均球近似的电解质扩散理论 413

15.7.1 基于平均球近似理论的自扩散系数研究 414

15.7.2 基于平均球近似理论的互扩散系数研究 416

15.8 电解质扩散系数的分子模拟 419

参考文献 420

附录A 电解质溶液各种势能函数中矢量积分的解法 422

附录B 积分方程理论中Fourier变换和Laplace变换的规则 426

参考文献 437

附录C 电解质微扰理论中各微扰项的展开处理 438

参考文献 454

索引 455