戴維斯方程 (英語:Davies equation )是熱力學中用於計算較高濃度電解質溶液 活度係數 的經驗公式 。為德拜-休克爾公式 (適用於低濃度溶液求活度係數)在較高濃度下的延伸[ 1] [ 2] 。由塞西爾·W·戴維斯(Cecil W. Davies)於1938年提出並通過測量多組數據進行改進得到。在25°C,其表達式如下:[ 3] [ 4]
−
log
f
±
=
0.51
z
1
z
2
(
I
1
+
I
−
0.30
I
)
{\displaystyle -\log f_{\pm }=0.51z_{1}z_{2}\left({\frac {\sqrt {I}}{1+{\sqrt {I}}}}-0.30I\right)}
其中
f
±
{\displaystyle f_{\pm }}
=
(
f
+
v
+
f
−
v
−
)
v
{\displaystyle {\sqrt[{v}]{{\bigl (}f_{+}^{v+}f_{-}^{v-}{\bigr )}}}}
為平均摩爾活度係數,
z
1
{\displaystyle z_{1}}
和
z
2
{\displaystyle z_{2}}
為電解質正負離子的電荷,
I
{\displaystyle I}
為離子強度 。
使用戴維斯方程計算得到不同電荷數的1:1型電解質的活度係數-離子強度半對數關係圖。包括B=0.2和B=0.3兩種情況
使用戴維斯方程計算得到不同電荷數的1:1型電解質的活度係數-離子強度關係圖。包括B=0.2和B=0.3兩種情況 其和德拜-休克爾公式 可用以下通式表示(25°C)[ 1] :
−
log
f
±
=
0.51
z
1
z
2
(
I
1
+
A
I
−
B
I
)
{\displaystyle -\log f_{\pm }=0.51z_{1}z_{2}\left({\frac {\sqrt {I}}{1+A{\sqrt {I}}}}-BI\right)}
當
A
=
0.33
a
0
{\displaystyle A=0.33a_{0}}
,
a
0
{\displaystyle a_{0}}
為以埃米 (Å)表示有效離子直徑;
B
=
0
{\displaystyle B=0}
時為德拜-休克爾公式。
A
=
1
{\displaystyle A=1}
,
B
=
0.3
{\displaystyle B=0.3}
時則為戴維斯方程[ 1]
雖然戴維斯本人最初的公式是
B
=
0.2
{\displaystyle B=0.2}
,但
B
=
0.3
{\displaystyle B=0.3}
預測效果更好也是目前最常用的參數,雖然有時候也有其他數值,但不及0.3常見[ 2] 。
戴維斯方程對1:1型電解質(即正負離子電荷數為1,如氯化鈉 )預測效果最好,適用離子強度範圍可高達0.7 mol/L。由於戴維斯方程和德拜-休克爾公式一樣得到的是平均活度係數,且均只考慮了離子的電荷數,因此只要電荷數一樣算出來的結果均為一個值,不能區分離子種類。此外,其忽略了離子在溶液中可能會形成離子對 的情況,因此其不適用於不對稱電解質溶液[ 2] 。