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 с ассистентом :
,
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 электролитаТип 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 Ic3c4c6c9c15c
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 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 — ХюккеляДопущенияПервое приближениепри в воде Второе приближениеa — среднеэффективный диаметр ионов B — параметр, связанный с радиусом ионной атмосферы
в воде Третье приближениеС — 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 Коэффициент активности Расчет ионной силы раствора электролита
Примечания
Источники
Категория:Физическая химия Категория:Электрохимия