Benaderende formules voor het berekenen van de activiteitscoëfficiënten f voor verschillende ionsterkten τ van de oplossing. Voedingsregels: dagelijkse caloriebehoefte, energiebalans

Oplossingen van sterke elektrolyten gehoorzamen niet aan de wet van massale actie, evenals aan de wetten van Raoult en van't Hoff, omdat deze wetten van toepassing zijn op ideale gas- en vloeistofsystemen. Bij het afleiden en formuleren van deze wetten is geen rekening gehouden met de krachtvelden van deeltjes. In 1907 stelde Lewis voor om het concept 'activiteit' in de wetenschap te introduceren.

Activiteit (α) houdt rekening met de wederzijdse aantrekking van ionen, de interactie van een opgeloste stof met een oplosmiddel, de aanwezigheid van andere elektrolyten en verschijnselen die de mobiliteit van ionen in oplossing veranderen. Activiteit is de effectieve (schijnbare) concentratie van een stof (ion), volgens welke ionen zich in chemische processen manifesteren als een echte actieve massa. Activiteit voor oneindig verdunde oplossingen is gelijk aan de molaire concentratie van de stof: α \u003d c en wordt uitgedrukt in gram ionen per liter.

Voor echte oplossingen is de activiteit, vanwege de sterke manifestatie van interionische krachten, minder dan de molaire concentratie van het ion. Daarom kan activiteit worden beschouwd als een grootheid die de mate van binding van elektrolytdeeltjes kenmerkt. Een ander concept houdt verband met het concept van "activiteit" - "activiteitscoëfficiënt" ( f), die de mate van afwijking van de eigenschappen van echte oplossingen van de eigenschappen van ideale oplossingen kenmerkt; het is een waarde die alle verschijnselen weerspiegelt die zich in de oplossing voordoen en die een afname van de mobiliteit van ionen veroorzaken en hun chemische activiteit verminderen. Numeriek is de activiteitscoëfficiënt gelijk aan de verhouding van activiteit tot de totale molaire concentratie van het ion:

f=	a
c

en de activiteit is gelijk aan de molaire concentratie vermenigvuldigd met de activiteitscoëfficiënt: = vgl.

Voor sterke elektrolyten, de molaire concentratie van ionen (met) berekend op basis van de aanname van hun volledige dissociatie in oplossing. Fysisch chemici maken onderscheid tussen actieve en analytische concentraties van ionen in een oplossing. De actieve concentratie is de concentratie van vrije gehydrateerde ionen in oplossing, en de analytische concentratie is de totale molaire concentratie van ionen, bijvoorbeeld bepaald door titratie.

De activiteitscoëfficiënt van ionen hangt niet alleen af ​​van de concentratie van ionen van een bepaald elektrolyt, maar ook van de concentratie van alle vreemde ionen die in de oplossing aanwezig zijn. De waarde van de activiteitscoëfficiënt neemt af met toenemende ionsterkte van de oplossing.

De ionsterkte van de oplossing (m,) is de grootte van het elektrische veld in de oplossing, wat een maat is voor de elektrostatische interactie tussen alle ionen in de oplossing. Het wordt berekend volgens de formule voorgesteld door G. N. Lewis en M. Rendel in 1921:

m =		(c 1 Z 2 1+ c 2 Z 2 2 + ...... + c nZ 2 n)

waar c 1 , c 2 en c n - molaire concentraties van individuele ionen aanwezig in oplossing, a Z 2 1 , Z 2 2 en Z 2 n - hun kosten in het kwadraat. Niet-gedissocieerde moleculen zijn, omdat ze geen ladingen hebben, niet opgenomen in de formule voor het berekenen van de ionsterkte van een oplossing.

De ionsterkte van een oplossing is dus de helft van de som van de producten van de concentraties van ionen en de kwadraten van hun ladingen, die kan worden uitgedrukt door de vergelijking: µ = ik Z ik 2

Laten we een paar voorbeelden bekijken.

voorbeeld 1 Bereken ionsterkte 0.01 M kaliumchloride-oplossing KC1.

0,01; Z K= ZCl - = 1

Vandaar,

d.w.z. de ionsterkte van een verdunde oplossing van een binaire elektrolyt van het KtAn-type is gelijk aan de molaire concentratie van de elektrolyt: m = met.

Voorbeeld 2 Bereken ionsterkte 0.005 M een oplossing van bariumnitraat Ba (NO 3) 2.

Dissociatieschema: Ba (NO 3) 2 ↔ Ba 2+ + 2NO 3 -

[Ba 2+] \u003d 0,005, \u003d 2 0,005 \u003d 0,01 (g-ion/l)

Vandaar,

De ionsterkte van een verdunde elektrolytoplossing van het type KtAn 2 en Kt 2 An is: m = 3 met.

Voorbeeld 3 Bereken ionsterkte 0.002 M zinksulfaatoplossing ZnS04.

0,002, Z Zn 2+ = Z SO 4 2- = 2

De ionsterkte van een elektrolytoplossing van het type Kt 2+ An 2- is dus: m = 4 met.

In het algemeen geldt voor een elektrolyt van het type Kt n + a An m - b de ionsterkte van de oplossing kan worden berekend met de formule: m = (a· · p 2 + b· · t 2),

waar een, b- indices op ionen, en n+ en t - - ionenladingen, en - ionenconcentraties.

Als er twee of meer elektrolyten in de oplossing aanwezig zijn, wordt de totale ionsterkte van de oplossing berekend.

Opmerking. Naslagwerken over chemie geven gedifferentieerde activiteitscoëfficiënten voor individuele ionen of voor groepen ionen. (Zie: Lurie Yu. Yu. Handboek van analytische chemie. M., 1971.)

Met een toename van de concentratie van de oplossing met volledige dissociatie van de elektrolytmoleculen, neemt het aantal ionen in de oplossing aanzienlijk toe, wat leidt tot een toename van de ionsterkte van de oplossing en een significante afname van de activiteitscoëfficiënten van de ionen . G. N. Lewis en M. Rendel vonden de wet van de ionsterkte, volgens welke de activiteitscoëfficiënten van ionen met dezelfde lading hetzelfde zijn in alle verdunde oplossingen met dezelfde ionsterkte. Deze wet is echter alleen van toepassing op zeer verdunde waterige oplossingen, met een ionsterkte tot 0,02 g-ion/l. Met een verdere toename van de concentratie, en bijgevolg de ionsterkte van de oplossing, beginnen afwijkingen van de wet van de ionsterkte, veroorzaakt door de aard van de elektrolyt (Tabel 2.2).

Tabel 2.2 Geschatte waarden van activiteitscoëfficiënten voor verschillende ionsterkten

Momenteel wordt een tabel met geschatte waarden van activiteitscoëfficiënten gebruikt voor analytische berekeningen.

De afhankelijkheid van de activiteitscoëfficiënten van ionen van de ionsterkte van de oplossing voor zeer verdunde elektrolytoplossingen wordt berekend met behulp van de geschatte Debye-Hückel-formule:

lg f = - AZ 2 ,

waar MAAR- vermenigvuldiger waarvan de waarde afhangt van de temperatuur (bij 15°C, MAAR = 0,5).

Bij waarden van de ionsterkte van de oplossing tot 0,005 ligt de waarde van 1+ zeer dicht bij de eenheid. In dit geval de formule van Debye-Hückel

neemt een eenvoudiger vorm aan:

lg f\u003d - 0,5 Z 2.

In kwalitatieve analyse, waar men te maken heeft met complexe mengsels van elektrolyten en waar grote nauwkeurigheid vaak niet vereist is, kan Tabel 2.2 worden gebruikt om ionenactiviteiten te berekenen.

Voorbeeld 4 Bereken de activiteit van ionen in een oplossing die 1 . bevat ik 0,001 wrat kaliumaluminiumsulfaat.

1. Bereken de ionsterkte van de oplossing:

2. Vind de geschatte waarde van de activiteitscoëfficiënten van deze ionen. Dus in het beschouwde voorbeeld is de ionsterkte 0,009. De ionsterkte die er het dichtst bij ligt, vermeld in tabel 2.2, is 0,01. Daarom kunnen we, zonder een grote fout, nemen voor kaliumionen fK += 0,90; voor aluminiumionen f Al 3+ = 0,44, en voor sulfaationen f SO 2-4 = 0,67.

3. Bereken de activiteit van ionen:

a K+= zie= 0,001 0,90 = 0,0009 = 9,0 10 -4 (g-ion/l)

a Al 3+ = zie\u003d 0,001 0,44 \u003d 0,00044 \u003d 4,4 10 -4 (g-ion/l)

a SO2-4= 2cf\u003d 2 0,001 0,67 \u003d 0,00134 \u003d 1,34 10 -3 (g-ion/l)

In die gevallen waar meer rigoureuze berekeningen nodig zijn, worden de activiteitscoëfficiënten bepaald door de Debye-Hückel-formule of door interpolatie volgens tabel 2.2.

Voorbeeld 4 oplossing met behulp van de interpolatiemethode.

1. Vind de activiteitscoëfficiënt van kaliumionen fK +.

Met de ionsterkte van de oplossing gelijk aan 0,005, fK + is 0,925, en met de ionsterkte van de oplossing gelijk aan 0,01, fK +, is gelijk aan 0,900. Daarom komt het verschil in de ionsterkte van de oplossing m, gelijk aan 0,005, overeen met het verschil fK +, gelijk aan 0,025 (0,925-0,900), en het verschil in ionsterkte m , gelijk aan 0,004 (0,009 - 0,005), komt overeen met het verschil fK+, Gelijk X.

Vanaf hier, X= 0,020. Vandaar, fK + = 0,925 - 0,020 = 0,905

2. Vind de activiteitscoëfficiënt van aluminiumionen f Al3+. Met een ionsterkte van 0,005, f Al 3+ is 0,51 en met een ionsterkte van 0,01 f Al 3+ is gelijk aan 0,44. Daarom komt het verschil in ionsterkte m, gelijk aan 0,005, overeen met het verschil f Al 3+ gelijk aan 0,07 (0,51 - 0,44), en het verschil in ionsterkte m, gelijk aan 0,004, komt overeen met het verschil f Al 3+ gelijk X.

waar X= 0,07 0,004/ 0,005 = 0,056

Middelen, f Al 3+ \u003d 0,510 - 0,056 \u003d 0,454

We vinden ook de activiteitscoëfficiënt van sulfaationen.

Werkzaamheid componenten van de oplossing is de concentratie van de componenten, berekend rekening houdend met hun interactie in de oplossing. De term "activiteit" werd in 1907 door de Amerikaanse wetenschapper Lewis voorgesteld als een hoeveelheid, waarvan het gebruik zal helpen om de eigenschappen van echte oplossingen op een relatief eenvoudige manier te beschrijven.

Instructie

Er zijn verschillende experimentele methoden om de activiteit van oplossingscomponenten te bepalen. Bijvoorbeeld door het kookpunt van de testoplossing te verhogen. Als deze temperatuur (aangeduid als T) hoger is dan het kookpunt van het zuivere oplosmiddel (To), dan wordt de natuurlijke logaritme van de activiteit van het oplosmiddel berekend met de volgende formule: lnA = (-? H / RT0T) x? T. Waar, ?H is de verdampingswarmte van het oplosmiddel in het temperatuurbereik tussen To en T.

U kunt de activiteit van de componenten van de oplossing bepalen door het vriespunt van de testoplossing te verlagen. In dit geval wordt de natuurlijke logaritme van de oplosmiddelactiviteit berekend met behulp van de volgende formule: lnA = (-?H/RT0T) x?T, waarbij ?H de vrieswarmte van de oplossing is in het bereik tussen het vriespunt van de oplossing (T) en het vriespunt van het zuivere oplosmiddel (To ).

Bereken de activiteit met behulp van de methode van het bestuderen van het evenwicht van een chemische reactie met een gasfase. Stel dat u een chemische reactie ondergaat tussen een smelt van een metaaloxide (aangeduid met de algemene formule MeO) en een gas. Bijvoorbeeld: MeO + H2 = Me + H2O - dat wil zeggen, het metaaloxide wordt gereduceerd tot puur metaal, met de vorming van water in de vorm van waterdamp.

In dit geval wordt de evenwichtsconstante van de reactie als volgt berekend: Кр = (pH2O x Ameo) / (рН2 x Ameo), waarbij p de partiële druk van respectievelijk waterstof en waterdamp is, A zijn de activiteiten van de zuivere metaal en zijn oxide, respectievelijk.

Bereken de activiteit door de elektromotorische kracht te berekenen van een galvanische cel gevormd door een elektrolytoplossing of smelt. Deze methode wordt beschouwd als een van de meest nauwkeurige en betrouwbare voor het bepalen van activiteit.

De omloopsnelheid van kapitaal is de snelheid waarmee fondsen de verschillende productie- en circulatiestadia doorlopen. Hoe groter de snelheid van de kapitaalcirculatie, hoe meer winst de organisatie zal ontvangen, wat de groei van haar bedrijfsactiviteit aangeeft.

Instructie

Activaomzet in omzet wordt berekend door het bedrag aan inkomsten te delen door de gemiddelde jaarlijkse waarde van activa.

waarbij A de gemiddelde jaarlijkse waarde van activa is (totaal kapitaal) -
B - omzet voor de geanalyseerde periode (jaar).

De gevonden indicator geeft aan hoeveel omzetten zijn gemaakt door de fondsen die zijn geïnvesteerd in het onroerend goed van de organisatie voor de geanalyseerde periode. Met de groei van de waarde van deze indicator neemt de bedrijfsactiviteit van het bedrijf toe.

Deel de duur van de geanalyseerde periode door de omzet van activa, zo vind je de duur van één omzet. Bij het analyseren moet er rekening mee worden gehouden dat hoe lager de waarde van deze indicator, hoe beter voor de organisatie.

Gebruik tabellen voor de duidelijkheid.

Bereken de vaststellingscoëfficiënt van vlottende activa, die gelijk is aan de gemiddelde som van vlottende activa voor de geanalyseerde periode, gedeeld door de omzet van de organisatie.

Deze ratio geeft aan hoeveel werkkapitaal wordt besteed aan 1 roebel aan verkochte producten.

Bereken nu de duur van de bedrijfscyclus, die gelijk is aan de duur van de omzet van grondstoffen, plus de duur van de omzet van gereed product, plus de duur van de omzet van onderhanden werk, evenals de duur van de omzet van vorderingen.

Deze indicator moet voor meerdere perioden worden berekend. Als een trend in de richting van zijn groei wordt opgemerkt, duidt dit op een verslechtering van de toestand van de bedrijfsactiviteit van het bedrijf, omdat. tegelijkertijd vertraagt ​​de omloop van kapitaal. Daarom neemt de behoefte van het bedrijf aan contanten toe en begint het financiële problemen te krijgen.

Bedenk dat de duur van de financiële cyclus gelijk is aan de duur van de exploitatiecyclus minus de duur van de crediteurenomzet.

Hoe lager de waarde van deze indicator, hoe hoger de bedrijfsactiviteit.

De stabiliteitscoëfficiënt van de economische groei beïnvloedt ook de omzet van kapitaal. Deze indicator wordt berekend volgens de formule:

(Chpr-D)/ Sk

waarbij Npr - nettowinst van het bedrijf;
D - dividenden;
Sk - eigen vermogen.

Deze indicator kenmerkt de gemiddelde groeisnelheid van de organisatie. Hoe hoger de waarde, hoe beter, aangezien het de ontwikkeling van de onderneming aangeeft, de uitbreiding en groei van kansen om haar bedrijfsactiviteit in volgende perioden te vergroten.

Behulpzaam advies

Het begrip "activiteit" hangt nauw samen met het begrip "concentratie". Hun relatie wordt beschreven door de formule: B \u003d A / C, waarbij A activiteit is, C concentratie is, B "activiteitscoëfficiënt" is.

Elke fysieke of mentale activiteit vereist energie, dus de berekening van de dagelijkse calorie-inname per dag voor een vrouw of man moet niet alleen rekening houden met geslacht, gewicht, maar ook met levensstijl.

Hoeveel calorieën moet je per dag eten?

We besteden dagelijks energie aan de stofwisseling (stofwisseling in rust) en aan beweging (beweging). Schematisch ziet het er zo uit:

Energie \u003d E basaal metabolisme + E fysieke activiteit

Basale metabolische energie of basaal metabolisme (BRM)- Basaal metabolisme (BMR) - dit is de energie die nodig is voor het leven (metabolisme) van het lichaam zonder fysieke activiteit. De basisstofwisseling is een waarde die afhangt van het gewicht, de lengte en de leeftijd van de persoon. Hoe groter een persoon en hoe groter zijn gewicht, hoe meer energie er nodig is voor de stofwisseling, hoe hoger de basisstofwisseling. Omgekeerd zullen lagere, dunnere mensen een lager basaal metabolisme hebben.

Voor mannen
\u003d 88.362 + (13.397 * gewicht, kg) + (4.799 * lengte, cm) - (5.677 * leeftijd, jaar)
Voor dames
= 447.593 + (9.247 * gewicht, kg) + (3.098 * lengte, cm) - (4.330 * leeftijd, jaren)
Een vrouw met een gewicht van 70 kg, een lengte van 170 cm, 28 jaar oud, heeft bijvoorbeeld een basismetabolisme nodig (basaalmetabolisme)
= 447,593 + (9.247 * 70) + (3,098 *170) — (4.330 *28)
\u003d 447.593 + 647.29 + 526.66−121.24 \u003d 1500.303 kcal

U kunt ook de tabel raadplegen: Dagelijks energieverbruik van de volwassen bevolking zonder lichamelijke activiteit volgens de normen van de fysiologische behoeften van de bevolking aan basisvoedingsstoffen en energie.

Een fysiek inactief persoon besteedt 60-70% van de dagelijkse energie aan basaal metabolisme en de resterende 30-40% aan fysieke activiteit.

Hoe de totale hoeveelheid energie te berekenen die het lichaam per dag verbruikt?

Bedenk dat totale energie de som is van basale metabolische energie (of basaalmetabolisme) en energie die in beweging komt (lichamelijke activiteit).
Om het totale energieverbruik te berekenen, rekening houdend met fysieke activiteit, is er: Lichamelijke activiteitscoëfficiënt.

Wat is fysieke activiteitsfactor (CFA)

Fysieke activiteitscoëfficiënt (CFA) = Physical Activity Level (PAL) is de verhouding tussen het totale energieverbruik op een bepaald niveau van fysieke activiteit en het basaal metabolisme, of, eenvoudiger, de waarde van de totale verbruikte energie gedeeld door het basismetabolisme. tarief.

Hoe intenser de fysieke activiteit, hoe hoger de coëfficiënt van fysieke activiteit zal zijn.

• Mensen die weinig bewegen hebben CFA = 1,2. Voor hen wordt de totale energie die door het lichaam wordt verbruikt, berekend: E \u003d BRM * 1.2
• Mensen die 1-3 dagen per week aan lichte lichaamsbeweging doen, hebben een CFA van 1,375. Dus de formule: E \u003d BRM * 1.375
• Mensen die matig bewegen, namelijk 3-5 dagen per week, hebben een CFA van 1,55. Formule voor berekening: E ​​\u003d BRM * 1.55
• Mensen die 6-7 dagen per week zwaar sporten hebben een CFA van 1,725. Formule voor berekening: E ​​\u003d BRM * 1.725
• Mensen die twee keer per dag heel hard sporten, of harde werkers, hebben een CFA van 1,9. Dienovereenkomstig is de formule voor het berekenen: E \u003d BRM * 1.9

Om de totale hoeveelheid verbruikte energie per dag te berekenen, is het dus noodzakelijk om het basaal metabolisme te vermenigvuldigen volgens leeftijd en gewicht (basaal metabolisme) met de coëfficiënt van fysieke activiteit volgens de fysieke activiteitsgroep (fysieke activiteitsniveau ).

Wat is energiebalans? En wanneer ga ik afvallen?

Energiebalans is het verschil tussen de energie die het lichaam binnenkomt en de energie die het lichaam verbruikt.

Evenwicht in de energiebalans is wanneer de energie die met voedsel aan het lichaam wordt geleverd, gelijk is aan de energie die het lichaam verbruikt. In deze situatie blijft het gewicht stabiel.
Dienovereenkomstig is er een positieve energiebalans wanneer de energie die wordt ontvangen van het geconsumeerde voedsel groter is dan de energie die nodig is voor het leven van het lichaam. In een staat van positieve energiebalans komt een persoon extra kilo's aan.

Negatieve energiebalans is wanneer er minder energie wordt ontvangen dan het lichaam heeft verbruikt. Om af te vallen, moet je een negatieve energiebalans creëren.

Een uitgebreide analyse van een groot aantal methoden voor het berekenen van activiteit is een van de belangrijkste onderdelen van de moderne thermodynamische oplossingstheorie. De benodigde informatie is te vinden in de speciale handleidingen. Hieronder worden slechts enkele van de eenvoudigste methoden voor het bepalen van activiteit kort besproken:

Berekening van de activiteit van oplosmiddelen uit de druk van hun verzadigde dampen. Als de vluchtigheid van de zuivere fase van het oplosmiddel en de afname ervan door de aanwezigheid van opgeloste stoffen voldoende zijn bestudeerd, wordt de activiteit van het oplosmiddel direct berekend uit de verhouding (10,44). De verzadigingsdampdruk van een oplosmiddel verschilt vaak aanzienlijk van de vluchtigheid, maar de ervaring en theoretische overwegingen laten zien dat de afwijking van de dampdruk van de vluchtigheid (als we het hebben over de verhouding ongeveer hetzelfde blijft voor oplossingen met een niet al te hoge concentratie). ongeveer

waar is de verzadigingsdampdruk over het zuivere oplosmiddel, terwijl de verzadigingsdampdruk van het oplosmiddel over de oplossing. Aangezien de afname van de verzadigde dampdruk ten opzichte van oplossingen voor veel oplosmiddelen goed is bestudeerd, bleek de verhouding praktisch een van de handigste voor het berekenen van de activiteit van oplosmiddelen.

Berekening van de activiteit van een opgeloste stof uit evenwicht in twee oplosmiddelen. Laat stof B oplossen in twee oplosmiddelen die niet met elkaar vermengen. En stel dat activiteit (als functie van B-concentratie) wordt bestudeerd; laten we het aanduiden Dan is het niet moeilijk om voor alle evenwichtsconcentraties de activiteit van dezelfde stof B in een ander oplosmiddel A te berekenen. Het is duidelijk dat in dit geval moet worden uitgegaan van de gelijkheid van de chemische potentialen van stof B in evenwichtsfasen, maar de gelijkheid van potentialen betekent niet dat de activiteiten gelijk zijn. Inderdaad, de standaardtoestanden van B in oplossingen zijn niet hetzelfde; ze verschillen in verschillende energieën van interactie van deeltjes van stof B met oplosmiddelen, en deze standaardtoestanden zijn in het algemeen niet in evenwicht met elkaar. Daarom zijn de vluchtigheden B in deze standaardtoestanden niet hetzelfde, maar voor de evenwichtsconcentraties die we beschouwen en A, zijn de vluchtigheden B in deze fasen identiek. Daarom is voor alle evenwichtsconcentraties de verhouding van activiteiten omgekeerd evenredig met de verhouding van vluchtigheid B in standaardtoestanden

Deze eenvoudige en handige methode om de activiteit van een stof in het ene oplosmiddel te berekenen uit de activiteit van dezelfde stof in een ander oplosmiddel, wordt onnauwkeurig als een van deze oplosmiddelen merkbaar mengbaar is met het andere.

Bepaling van de activiteit van metalen door meting van de elektromotorische kracht van een galvanische cel. Laten we, in navolging van Lewis [A - 16], dit uitleggen aan de hand van het voorbeeld van vaste oplossingen van koper en zilver. Laat een van de elektroden, een galvanische cel, gemaakt zijn van volledig puur koper, en de andere

elektrode - van een vaste oplossing van koper en zilverconcentratie van koper die voor ons van belang is. Door de ongelijke waarden van de chemische potentiaal van koper in deze elektroden ontstaat een elektromotorische kracht die, met de valentie van de stroomdragers van de elektrolytoplossingen van oxidekoper voor niet-oxidekoper, verband houdt met het verschil in de chemische potentialen van koper door de relatie

waar is het nummer van Faraday; activiteit van de zuivere fase van koper Rekening houdend met de numerieke waarden (10.51) kunnen als volgt worden herschreven:

Berekening van de activiteit van het oplosmiddel uit de activiteit van de opgeloste stof. Voor een binaire oplossing (stof B in oplosmiddel A) volgens de Gibbs-Duhem vergelijking (7.81) met en rekening houdend met (10.45)

Omdat in dit geval toen en daarom

Als we deze relatie toevoegen aan (10.52), krijgen we

Integratie van deze uitdrukking van de zuivere fase van het oplosmiddel wanneer naar de concentratie van de opgeloste stof Gezien het feit dat we voor de standaardtoestand van het oplosmiddel vinden

Dus als de afhankelijkheid van de activiteit van de opgeloste stof B van zijn molfractie bekend is, dan is het door grafische integratie (10.52) mogelijk om de activiteit van het oplosmiddel te berekenen.

Berekening van de activiteit van een opgeloste stof uit de activiteit van het oplosmiddel. Het is gemakkelijk in te zien dat om de activiteit van een opgeloste stof te berekenen, de formule wordt verkregen

symmetrisch (10.52). In dit geval blijkt grafische integratie echter moeilijk met voldoende nauwkeurigheid uit te voeren.

Lewis vond een uitweg uit deze moeilijkheid [A - 16]. Hij toonde aan dat de vervanging van een eenvoudige functie

reduceert formule (10.53) tot een vorm die handig is voor grafische integratie:

Hier is het aantal mol stof B in oplosmiddel A. Als het molecuulgewicht van het oplosmiddel, dan:

Berekening van de activiteit van het oplosmiddel vanaf de stollingspunten van de oplossing. Hierboven werd gekeken naar de afhankelijkheid van activiteit van de samenstelling van oplossingen en werd aangenomen dat de temperatuur en druk constant zijn. Het is voor de analyse van isotherme veranderingen in de samenstelling van oplossingen dat het concept van activiteit het meest bruikbaar is. Maar in sommige gevallen is het belangrijk om te weten hoe de activiteit verandert met de temperatuur. Een van de belangrijkste methoden voor het bepalen van activiteiten is gebaseerd op het gebruik van een temperatuurverandering in activiteit - door de stollingstemperaturen van oplossingen. Het is niet moeilijk om de afhankelijkheid van activiteit van temperatuur in differentiële vorm te verkrijgen. Om dit te doen, volstaat het om het werk van het veranderen van de samenstelling van de oplossing bij van de standaardtoestand naar concentratie te vergelijken met het werk van hetzelfde proces bij of gewoon de redenering te herhalen die leidt tot formule (10.12) voor vluchtigheid.

Het chemisch potentieel van oplossingen wordt analytisch bepaald door activiteit op precies dezelfde manier als voor zuivere fasen door vluchtigheid. Daarom wordt voor de activiteiten dezelfde formule (10.12) verkregen, waarin de plaats wordt ingenomen door het verschil tussen de partiële enthalpieën van de component in de beschouwde toestand en in zijn standaardtoestand:

Hier wordt de afgeleide met betrekking tot temperatuur genomen bij een constante samenstelling van de oplossing en een constante externe druk. Als de deelwarmtecapaciteiten bekend zijn, dan kan door de relatie worden aangenomen dat na substitutie in (10.54) en integratie leidt tot de formule

Lewis toonde met voorbeelden [A - 16] aan dat voor metalen oplossingen de benaderde vergelijking (10.55) geldig is met een nauwkeurigheid van enkele procenten in het temperatuurbereik van 300-600 ° K.

We passen formule (10.54) toe op het oplosmiddel A van de binaire oplossing nabij het stollingspunt van de oplossing, d.w.z. aangenomen dat de Hogere

het smeltpunt van de zuivere vaste fase van het oplosmiddel wordt aangegeven met en de afname van het stolpunt van de oplossing wordt aangegeven met

Als we de zuivere vaste fase als de standaardtoestand nemen, betekent de waarde de toename van de partiële enthalpie van één mol van het oplosmiddel tijdens het smelten, d.w.z. de partiële warmte

smelten Dus volgens (10.54)

Als we dat accepteren

waar is de molaire smeltwarmte van een zuiver oplosmiddel bij de warmtecapaciteit van stof A in vloeibare en vaste toestand, en als we bij integratie (10.56) de expansie van de integrand in een reeks gebruiken, krijgen we

Voor water als oplosmiddel is de coëfficiënt at in de eerste term aan de rechterkant gelijk aan

Berekening van de activiteit van de opgeloste stof uit de stollingspunten van de oplossing. Net zoals het werd gedaan bij het afleiden van formule (10.52), gebruiken we de Gibbs-Duhem-vergelijking; we zullen het toepassen voor een binaire oplossing, maar, in tegenstelling tot de afleiding van formule (10.52), gaan we niet over van het aantal mol naar molfracties. Dan krijgen we

Als we dit combineren met (10.56), vinden we

Verder houden we rekening met een oplossing die het aangegeven aantal mol bevat in een oplosmiddel met een molecuulgewicht. In dit geval merken we op dat voor oplossingen in water de coëfficiënt bij in (10.58) gelijk blijkt te zijn. (10.58), volgend op Lewis wordt een hulpgrootheid geïntroduceerd

(Voor oplossingen die niet in water, maar in een ander oplosmiddel zijn, wordt in plaats van 1,86 de corresponderende waarde van de cryoscopische constante vervangen.) Het resultaat is [A - 16]

De activiteit van een radionuclide is de hoeveelheid radioactief materiaal uitgedrukt als het aantal verval van atoomkernen per tijdseenheid.

De activiteit van een radionuclide in een bron A p wordt gedefinieerd als de verhouding van het aantal dN 0 van spontane (spontane) nucleaire transformaties die optreden in de bron (monster) over een tijdsinterval dt:

MAAR R = dN 0 / dt (5.12)

De eenheid van radionuclideactiviteit is de becquerel (Bq). Een becquerel is gelijk aan de activiteit van een radionuclide in een bron (monster) waarin één spontane nucleaire transformatie plaatsvindt in 1 s.

Radionuclide activiteit MAAR R(t) of het aantal radioactieve atomen van de nuclide N(t), neemt af in tijd t volgens de exponentiële wet

MAAR R(t)= MAAR R 0exp(-λt)= MAAR R 0exp(-0.693t/T 1/2) (5.13)

N(t)=N 0 exp(-λt)=N 0 exp(-0.693t/T 1/2) (5,14)

waar MAAR R 0, N 0 – activiteit van de radionuclide en het aantal radioactieve atomen van de nuclide in de bron op respectievelijk het begintijdstip t=0; λ – vervalconstante – de verhouding van de fractie kernen dN/N van de radionuclide die vervalt over een tijdsinterval dt tot dit tijdsinterval: λ=-(1/N)(dN/dt); T 1/2 - halfwaardetijd van een radionuclide - de tijd waarin het aantal kernen van een radionuclide met de helft afneemt als gevolg van radioactief verval; 0,693=ln2.

Uit de bovenstaande definities volgt dat de activiteit van de radionuclide MAAR R is gerelateerd aan het aantal radioactieve atomen in de bron op een bepaald moment door de relatie

MAAR R\u003d λN \u003d 0,693N / T 1/2 (5,15)

Laten we de massa m van de radionuclide in gram (exclusief de massa van de inactieve drager) relateren aan zijn activiteit MAAR R in becquerel. Het aantal radioactieve atomen N dat overeenkomt met activiteit wordt bepaald met formule (5.15), waarin T1/2 wordt uitgedrukt in seconden; de massa van één atoom in gram m a \u003d A / N A, waarbij A de atomaire massa is, N A de constante van Avogadro.

m = Nm een ​​=( MAAR R T 1/2 / 0,693) * (A / N A) \u003d 2 * 40 * 10 -24 AT 1/2 MAAR R (5.16)

Uit formule (5.16) kan men ook de activiteit in becquerels van een radionuclide met massa m in gram uitdrukken:

MAAR R\u003d 4,17 * 10 23 m / (A * T 1/2) (5,17).

Berekening van effectieve equivalente dosis

Verschillende organen of weefsels zijn verschillend gevoelig voor straling. Het is bijvoorbeeld bekend dat bij dezelfde equivalente dosis straling het optreden van kanker in de longen waarschijnlijker is dan in de schildklier, en dat bestraling van de geslachtsklieren (geslachtsklieren) bijzonder gevaarlijk is vanwege het risico van genetische schade. Daarom is de afgelopen jaren voor gevallen van ongelijkmatige bestraling van verschillende organen of weefsels van het menselijk lichaam het concept van een effectieve equivalente dosis H E geïntroduceerd.

Effectieve equivalente dosis

Н Е = ∑ w ik Н ik , (5.18)

waarbij Hi de gemiddelde equivalente dosis in het i-de orgaan of weefsel is; w i is een wegingsfactor, dit is de verhouding tussen het stochastische risico op overlijden als gevolg van bestraling van het i-de orgaan of weefsel en het risico op overlijden door uniforme bestraling van het lichaam bij dezelfde equivalente doses (Tabel 5.11). Zo bepaalt w i de significante bijdrage van een bepaald orgaan of weefsel aan het risico van nadelige effecten voor het lichaam bij uniforme bestraling:

∑w i = 1 (5.19)

Tabel 5.11 Wegingsfactoren

Orgaan of weefsel	Ziekte
	erfelijke afwijkingen
borstklier
rood beenmerg	Leukemie
Schildklier
bot oppervlak	Kwaadaardige neoplasma's
alle andere organen