Debye, Peter Joseph William

fisico-chimico statunitense di origine olandese (Maastricht 1884-Ithaca, New York, 1966). Insegnò in varie università europee fino al 1935 quando fu nominato direttore del Kaiser Wilhelm Institut di Berlino. Dal 1940 lavorò negli Stati Uniti in qualità di direttore della sezione di chimica della Cornell University di Ithaca. Nel 1936 ottenne il premio Nobel per la chimica in riconoscimento dei contributi apportati alla conoscenza della struttura molecolare attraverso ricerche sui momenti dipolari e sulla diffrazione dei raggi X nei cristalli e la diffrazione degli elettroni nei gas. Di fondamentale importanza furono altresì la teoria quantistica dei calori specifici e la teoria delle soluzioni elettrolitiche, quest'ultima formulata nel 1923 con la collaborazione di E. Hückel. A Debye va inoltre il merito di avere iniziato gli studi sul fenomeno della polimerizzazione.

Funzione di Debye

Rappresenta il calore specifico molare c_v delle sostanze, a volume costante (cioè il prodotto del calore specifico a volume costante della sostanza in esame per il suo peso molecolare), in funzione della temperatura assoluta T alla quale la sostanza si trova e di una costante caratteristica per ogni sostanza, T_D, detta temperatura di Debye. In uno schema in cui sono rappresentati i valori dei calori specifici molari, trovati sperimentalmente per alcune sostanze, la curva in basso, sulla quale tali valori si trovano, rappresenta graficamente la funzione di Debye, f_D=f(T/T_D). I dati sperimentali sono quindi, anche per basse temperature, in perfetto accordo con la teoria di Debye, basata su considerazioni di meccanica quantistica, ma non più in accordo con la regola di Dulong e Petit, per la quale il calore specifico molare a volume costante dovrebbe essere sempre uguale a ca. 6 cal/mole∤K.

Teoria di Debye-Hückel

Considera il comportamento della distribuzione ionica negli elettroliti forti che sono considerati completamente dissociati. Secondo questa teoria si ha un'atmosfera ionica distribuita secondo una simmetria sferica intorno allo ione che è al centro. Infatti repulsioni interioniche e vibrazioni termiche tendono a produrre una lieve preponderanza di ioni negativi intorno allo ione positivo e viceversa. L'effetto di questa atmosfera è un abbassamento delle mobilità ioniche e una apparente diminuzione della concentrazione ionica ai fini delle proprietà termodinamiche. In altre parole l'attività degli ioni presenti nella soluzione è inferiore a quella che gli stessi ioni eserciterebbero in assenza di interazioni elettrostatiche tra ione e ione e tra ione e solvente e cioè in assenza di atmosfera ionica. Per le soluzioni molto diluite Debye ha dedotto teoricamente la quantità a, chiamata attività ionica, collegata alla concentrazione stechiometrica degli ioni dalla relazione: a=fc dove f indica il coefficiente di attività dello ione i-esimo che Lewis aveva misurato sperimentalmente come rapporto tra l'attività dello ione e la concentrazione stechiometrica.