Lực Ion: đơn Vị, Cách Tính Toán, Ví Dụ - Khoa HọC - Warbletoncouncil

NộI Dung

• Đơn vị cường độ ion
• Làm thế nào để tính toán cường độ ion?
• Tầm quan trọng của cường độ ion
• Ví dụ về lực ion
• ví dụ 1
• Ví dụ 2
• Ví dụ 3
• Ví dụ 4
• Người giới thiệu

Các lực ion nó là một cách thể hiện nồng độ của các ion trong một dung dịch. Khái niệm này được đưa ra vào năm 1922 bởi Lewis và Randall khi họ đang nghiên cứu mô tả hệ số hoạt động hóa học.

Khi nồng độ các ion trong dung dịch cao, tương tác tĩnh điện xảy ra giữa các ion mang điện tích trái dấu; nghĩa là, các cation và anion bị thu hút rất mạnh, dẫn đến nồng độ ion thực tế hoặc hiệu dụng nhỏ hơn nồng độ được tính toán cho một phản ứng hóa học cụ thể.

Vì lý do này, khái niệm hoạt động hóa học được giới thiệu là nồng độ ion hiệu dụng của một dung dịch, hoạt độ hóa học là tích số của nồng độ mol của dung dịch và hệ số hoạt động hóa học.

Hệ số này có giá trị gần bằng thống nhất (1) đối với các dung dịch ion loãng và đối với các dung dịch lý tưởng. Đây là những dung dịch mà tương tác giữa các phân tử giữa các phân tử tương tự cũng giống như tương tác giữa các phân tử khác nhau.

Sự ra đời của khái niệm lực ion đã góp phần giải thích những sai lệch so với hành vi lý tưởng, được quan sát thấy trong các dung dịch ion thực.

Đơn vị cường độ ion

Cường độ ion có đơn vị là mol / L (mol) hoặc mol / Kg nước (mol). Loại thứ hai được khuyến nghị trong các dung dịch không lý tưởng, được đặc trưng bởi vì thể tích của hỗn hợp của chúng không hoàn toàn là phụ gia.

Điều này có nghĩa là, chẳng hạn như sau: nếu trộn 0,5 lít chất lỏng A và 0,5 lít chất lỏng B, thì thể tích hỗn hợp này sẽ không nhất thiết phải bằng 1 lít, nhưng nó có thể khác.

Cường độ ion được biểu thị bằng ký hiệu I.

Làm thế nào để tính toán cường độ ion?

Để tính cường độ ion của dung dịch, người ta tính đến nồng độ của tất cả các ion có trong dung dịch, cũng như các hóa trị tương ứng của chúng.

Giá trị của cường độ ion nhận được bằng cách áp dụng công thức sau:

Nơi tôi, như đã nói, là lực ion; C, tương ứng với nồng độ mol hoặc mol của các ion; trong khi Z đại diện cho các hóa trị tương ứng của chúng (± 1, ± 2, ± 3, v.v.).

Biểu thức xuất hiện trong công thức tính cường độ ion (Σ) được đọc là tổng, nghĩa là tổng tích của nồng độ mol (C) của mỗi ion có trong dung dịch bằng hóa trị nâng cao của nó (Z) bình phương.

Như vậy có thể thấy, ion hóa trị có trọng lượng lớn nhất trong giá trị cường độ ion của dung dịch. Ví dụ: hóa trị (Z) của Ca là +2 nên Z2 bằng 4. Trong khi, hóa trị (Z) của Na là +1, và do đó, Z2 bằng 1.

Điều này cho thấy rằng sự đóng góp của ion Ca2+ giá trị của cường độ ion, ở cùng nồng độ mol ion, lớn hơn bốn lần so với giá trị của ion Na+.

Tầm quan trọng của cường độ ion

Cường độ ion là thước đo thích hợp cho nồng độ ion của dung dịch và là cơ sở cho việc hình thành Lý thuyết Debye-Hückel. Lý thuyết này mô tả hành vi lý tưởng của các dung dịch ion.

Cường độ ion làm cơ sở cho việc tính toán hệ số hoạt độ (Tôi), một tham số cho phép tính toán hoạt động hóa học của một hợp chất ion, hoạt tính hóa học là nồng độ thực và hiệu quả của một hợp chất ion trong dung dịch.

Khi cường độ ion của dung dịch tăng, tương tác giữa các ion tăng lên. Do đó, γ giảmTôi và hoạt động hóa học của các ion.

Sự gia tăng cường độ ion có thể làm giảm độ hòa tan của protein trong môi trường nước, đặc tính này được sử dụng để kết tủa protein một cách chọn lọc. Các dung dịch amoni sulfat có cường độ ion cao được sử dụng để kết tủa và tinh chế protein huyết tương.

Ví dụ về lực ion

ví dụ 1

Tính độ mạnh ion của dung dịch kali clorua (KCl) 0,3M.

KCl phân ly theo cách sau:

KCl → K+ + Cl–

Vì vậy, chúng ta có hai ion: cation K+ (Z = + 1) và anion Cl– (Z = -1). Sau đó, chúng tôi áp dụng công thức để tính cường độ ion I:

I = 1/2 [C · (+1)1 + C (-1)1]

= 1/2 [0,3 triệu · 11 + 0,3 M 11]

= 0,3 triệu

Lưu ý rằng hóa trị -1 của Cl– Nó được coi là 1, giá trị tuyệt đối của nó, vì nếu không cường độ ion sẽ bằng 0.

Ví dụ 2

Tính độ mạnh ion của dung dịch canxi sunfat (CaSO4) 0,5 triệu

Trường hợp4 nó được phân tách như sau:

Trường hợp4 → Ca2+ + VẬY42-

Chúng ta có hai ion: cation Ca2+ (Z = + 2) và anion SO42- (Z = -2). Sau đó, chúng tôi áp dụng công thức để tính cường độ ion I:

I = 1/2 [C · (+2)2 + C · (-2)2]

= 1/2 [0,5 M 4 + 0,5 M 4]

= 2 triệu

Ví dụ 3

Tính độ bền ion của dung dịch đệm với nồng độ cuối cùng của natri photphat dibasic (Na2HPO4) 0,3 M và natri photphat đơn bazơ (NaH2PO4) 0,4 M.

Na2HPO4 nó được phân tách như sau:

Na2HPO4 → 2Na+ + HPO42-

Trong khi NaH2PO4 phân ly theo mô hình sau:

NaH2PO4 → Na+ + H2PO4–

Chúng ta tiến hành như các bài tập trước, lần này có các anion HPO42- (Z = -2) và H2PO4– (Z = -1):

I = 1/2 {[C · 2 · (+1)1 + C · (-2)2] + [C · (+1)1 + C (-1)1]}

= 1/2 {[0,3 M · 2 · 1 + 0,3 M · 4] + [0,4 M · 1 + 0,4 M · 1]}

= 1/2 {[0,6 M + 1,2 M] + [0,4 M + 0,4 M]}

= 1,3 triệu

Lưu ý rằng nồng độ của Na+ từ Na2HPO4 nó được nhân với 2, vì nồng độ của nó là gấp đôi. Tuy nhiên, đối với muối khác, NaH2PO4, nồng độ của Na+ vâng, chúng tôi nhân nó với 1, theo phương trình phân tích của nó.

Ví dụ 4

Tính độ mạnh ion của dung dịch natri clorua (NaCl) 0,15 M và glucozơ (C6H12HOẶC LÀ6) 0,3 M.

NaCl phân ly theo cách sau:

NaCl → Na+ + Cl–

Glucose, tuy nhiên, không phân ly thành ion vì nó chỉ có liên kết cộng hóa trị trong cấu trúc hóa học của nó. Do đó, hóa trị của glucozơ (Z) bằng không (0). Sau đó, chúng tôi tính tích số cường độ ion của NaCl:

I = 1/2 [C · (+1)1 + C (-1)1]

= 1/2 [0,15 M · 1 + 0,15 M · 1]

= 0,15 triệu

Người giới thiệu

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Hóa học. (Xuất bản lần thứ 8). CENGAGE Học tập.
2. Wikipedia. (Năm 2020). Sức mạnh ion. Phục hồi từ: en.wikipedia.or
3. Tiến sĩ David K. Ryan. (s.f.). Hoạt động & Sức mạnh ion Lớp 4 Ryan. [PDF]. Được khôi phục từ: science.uml.edu
4. Đại học Michigan. (s.f.). Một cái nhìn chi tiết hơn về Equilibria hóa học. [PDF]. Được khôi phục từ: umich.edu
5. Elsevier B.V. (Năm 2020). Sức mạnh ion. ScienceDirect. Phục hồi từ: sciricalirect.com
6. CD. Kennedy. (1990). Sức mạnh ion và sự phân ly của axit. [PDF]. Được khôi phục từ: iubmb.onlinelibrary.wiley.com