Electrostatic competition between ionic association and solvation

Laboratoire d’Electrochimie, Faculté des Sciences, 5000 Monastir, Tunisie.

Abstract

Dans ce travail nous présentons une nouvelle méthode de calcul des coefficients d’activité ioniques relatifs aux électrolytes forts, et aux concentrations élevées. Cette méthode consiste à "généraliser l’équation de Poisson-Boltzmann" en tenant compte de la nature moléculaire et dipolaire du solvant. Elle diffère de l’approche classique par le fait quelle fait apparaître la variation de l’énergie de solvatation des ions avec la concentration de l’électrolyte. Celle-ci peut être exprimée en terme de variation de la constante diélectrique locale avec le champ électrostatique local dû aux ions, en utilisant l’équation de Booth-Grahame.

Les systèmes étudiés sont : NaCl, KCl, et MgSO₄ dans l’eau à 25°C.

Résumé

We present here a new method of calculation of ionic activity coefficients for strong electrolytes at high concentrations. This method is based on a "generalized Poisson-Boltzmann equation" which takes into account the molecular and dipolar nature of the solvent; and thus differs from the classical approach by the fact that in our case: the free energy of solvation of the ions changes with the concentration of the electrolyte. This change is expressed in terms of variation of the local dielectric constant with the electrical field strength due to the ions, using Booth-Grahames equation.

We study here the following systems: NaCl, KCl, MgSO₄ in water at 25°C.