Ионная сила раствора

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Ионная сила раствора — мера интенсивности электрического поля, создаваемого ионами в растворе. Полусумма произведений из концентрации всех ионов в растворе на квадрат их заряда. Формула впервые была выведена Льюисом:

,

где ci — молярные концентрации отдельных ионов (моль/л), zi - заряды ионов

Суммирование проводится по всем типам ионов, присутствующих в растворе. Если в растворе присутствуют два или несколько электролитов, то вычисляется общая суммарная ионная сила раствора.

Например, для раствора NaCl с концентрацией 0,001 моль/л, в котором присутствуют два вида однозарядных ионов Na+ и Cl с концентрациями также равными 0,001 моль/л, ионная сила будет вычисляться следующим образом:

I(NaCl) = 0,5(z²(Na+)•c(Na+) + z²(Cl)•c(Cl)) = 0,5(1²•c(NaCl) + (-1)²•c(NaCl)) = c(NaCl)

И ионная сила соответственно будет равна концентрации раствора:

I = 0.5(1²•0,001 моль/л + (-1)²•0,001 моль/л) = 0.5(0,001 моль/л + 0,001 моль/л) = 0,001 моль/л
Зависимость ионной силы от валентного типа электролита
Тип электролита (+z)(-z) (+1)(-1) (+1)(-2) или (+2)(-1) (+2)(-2) (+1)(-3) или (+3)(-1) (+3)(-3) (+2)(-3) или (+3)(-2)
Ионная сила I c 3c 4c 6c 9c 15c

Это верно для раствора любого сильного электролита, состоящего из однозарядных ионов. Для электролитов, в которых присутствуют многозарядные ионы, ионная сила обычно превышает молярность раствора.

Применение[править | править код]

Ионная сила раствора имеет большое значение в теории сильных электролитов Дебая — Хюккеля. Основное уравнение этой теории (предельный закон Дебая — Хюккеля) показывает связь между коэффициентом активности иона ze и ионной силы раствора I в разбавленных растворах (для электролита при С < 0,01 М) в виде:

предельный закон Дебая — Хюккеля
Допущения
Первое приближение при в воде
Второе приближение a — среднеэффективный диаметр ионов

B — параметр, связынный с радиусом ионной атмосферы

в воде

Третье приближение С — параметр, учитывающий поляризацию молекул

где γ — коэффициент активности, А — постоянная, не зависящая от заряда иона и ионной силы раствора, но зависящая от диэлектрической постоянной растворителя и температуры.

См. также[править | править код]