Enheter jonisk kraft, hur man beräknar det, exempel

De jonisk kraft Det är ett sätt att uttrycka koncentrationen av joner i en lösning. Detta koncept introducerades 1922 av Lewis och Randall när de arbetade med beskrivningen av den kemiska aktivitetskoefficienten.

När koncentrationen av jonerna i en lösning är hög produceras en elektrostatisk interaktion mellan motsatta joner; Det vill säga att katjoner och anjoner lockas kraftigt, vilket resulterar i effektiv eller verklig jonisk koncentration är mindre än den som beräknas för en viss kemisk reaktion.

Havsvattenens joniska kraft är hög, cirka 0.7, på grund av dess stora koncentration av upplösta salter

Av denna anledning infördes begreppet kemisk aktivitet som den effektiva joniska koncentrationen av en lösning, den kemiska aktiviteten var produkten av molariteten för lösningen genom kemisk aktivitetskoefficient.

Denna koefficient har ett värde nära enhet (1) för utspädda jonlösningar och för de så kallade ideala lösningarna. Detta är lösningar där intermolekylär interaktion mellan liknande molekyler är lika med den som finns mellan olika molekyler.

Skapandet av begreppet jonisk kraft bidrog till förklaringen av avvikelser från idealiskt beteende, observerat i verkliga joniska lösningar.

[TOC]

Joniska kraftenheter

Den joniska kraften har som enheter mol/l (molaritet) eller mol/kg vatten (molalitet). Det senare rekommenderas i icke -ideala lösningar, som kännetecknas eftersom volymerna i deras blandningar inte är helt tillsatser.

Detta betyder till exempel följande: Om blandat 0.5 liter vätska A och 0.5 liter av en B -vätska, den resulterande volymen för denna blandning, kommer inte nödvändigtvis att vara lika med 1 liter, men kan vara annorlunda.

Den joniska kraften representeras av symbolen i.

Kan tjäna dig: butanal: struktur, egenskaper, användningar och risker

Hur man beräknar jonisk kraft?

För beräkningen av en lösningens joniska kraft beaktas koncentrationen av alla joner som finns i lösningen, liksom deras respektive valenser.

Det joniska kraftvärdet erhålls genom att tillämpa följande formel:

Formel används för att beräkna jonisk kraft. Källa: Gabriel Bolívar.

Där jag, som redan sagt, är den joniska kraften; C motsvarar den moraliska joniska eller moraliska jonkoncentrationen; Medan Z representerar deras respektive valenser (± 1, ± 2, ± 3, etc.).

Uttrycket som visas i formeln i beräkningen av den joniska kraften (σ) läses som sammanfattning, det vill säga summan av produkten av den molära koncentrationen (C) för varje jon som finns i lösningen av dess Valencia (Z) högkvadrat.

Som man kan se har jonens valens den största vikten i värdet på lösningens joniska kraft. Till exempel: Valencia (z) från CA är +2, så z² Det är samma 4. Under tiden Valencia (z) av na es +1, och därför z² Det är samma 1.

Detta påpekar att jon CA: s bidrag²⁺ Till värdet av jonisk kraft, till samma molära jonkoncentration är den fyra gånger större än för najonen⁺.

Vikten av jonisk kraft

Den joniska kraften är ett adekvat mått på den joniska koncentrationen av en lösning och är grunden för att etablera teorin om Debye-Hückel. Denna teori beskriver det ideala beteendet hos joniska lösningar.

Jonisk kraft fungerar som grund för att beräkna aktivitetskoefficienten (y_Yo), parameter som i sin tur möjliggör beräkning av den kemiska aktiviteten för en jonisk förening, den kemiska aktiviteten är den effektiva och verkliga koncentrationen av en jonisk förening i lösning.

Kan tjäna dig: aluminiumacetat (Al (CH3COO) 3): Struktur, egenskaper, användningar

Genom att öka den joniska kraften i en lösning ökar interaktionen mellan jonerna. Därför minskar γ_Yo och jonernas kemiska aktivitet.

En ökning av jonisk kraft kan minska proteinlösligheten i en vattenhaltig miljö, denna egenskap som används för att proteinutfällning selektivt är selektivt. Sulfatlösningar med hög styrka av kraft används för nederbörd och rening av plasmaproteiner.

Exempel på joniska krafter

Exempel 1

Beräkna jonkraften för en kaliumkloridlösning (KCL) 0.3 m.

KCL dissocierar på följande sätt:

Kcl → k⁺   +    Kli^-

Vi har två joner: K -katjonen⁺ (Z =+1) och Cl -anjonen^- (Z = -1). Vi tillämpar sedan formeln för att beräkna den joniska kraften i:

I = 1/2 [C · (+1)¹  +   C · (-1)¹]

= 1/2 [0.3 m · 1¹  +   0.3 m · 1¹]

= 0.3 m

Observera att Valencia -1 för CL^- Det togs som 1, dess absoluta värde, eftersom annars skulle den joniska kraften vara lika med 0.

Exempel 2

Beräkna jonkraften för en kalciumsulfatlösning (fall₄) 0.5 m

Fallet₄ Det dissocierar enligt följande:

Fall₄  → CA²⁺  +   Sw₄^2-

Vi har två joner: CA -katjonen²⁺ (Z =+2) och den så anjonen₄^2- (Z = -2). Vi tillämpar sedan formeln för att beräkna den joniska kraften i:

I = 1/2 [C · (+2)²   +   C · (-2)²]

= 1/2 [0,5 m · 4 +0,5 m · 4]

= 2 m

Exempel 3

Beräkna den joniska kraften hos en stötdämpare med de slutliga koncentrationerna av dibasiskt natriumfosfat (NA₂Hpo₄) 0.3 M och monobasiskt natriumfosfat (NAH₂Po₄) 0.4 m.

Då en₂Hpo₄ Det dissocierar enligt följande:

Kan tjäna dig: arseninsyra (H3SO4): egenskaper, risker och användningar

Na₂Hpo₄  → 2: a⁺  +    Hpo₄^2-

Medan nah₂Po₄ Det dissocierar efter följande mönster:

Nej₂Po₄ → Na⁺  +   H₂Po₄^-

Vi fortsätter som de tidigare övningarna, den här gången har HPO -anjonerna₄^2- (Z = -2) och 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 m

Observera att NA -koncentration⁺ från NA₂Hpo₄ Det multipliceras med 2, eftersom dess koncentration är dubbel. Men för det andra saltet, nah₂Po₄, Koncentrationen av NA⁺ Ja, vi multiplicerar det med 1, enligt stökiometri för dess upplösningsekvation.

Exempel 4

Beräkna jonkraften för en natriumkloridlösning (NaCl) 0.15 m och glukos (c₆H₁₂ANTINGEN₆) 0.3 m.

NaCl dissocierar enligt följande:

NaCl → Na⁺  +   Kli^-

Glukos är emellertid inte dissocierad på joner eftersom den endast har kovalenta bindningar i sin kemiska struktur. Därför är Valencia de la glucosa (z) lika med noll (0). Vi beräknar sedan den joniska kraftprodukten från NaCl:

I = 1/2 [C · (+1)¹   +    C · (-1)¹]

= 1/2 [0.15 m · 1 +0.15 m · 1]

= 0.15 m

Referenser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. (8: e upplagan.). Cengage Learning.
2. Wikipedia. (2020). Jonstyrka. Hämtad från: i.Wikipedia.Eller
3. Doktor. David K. Ryan. (s.F.). Aktivitet & jonisk styrka klass 4 Ryan. [Pdf]. Hämtad från: Faculy.uml.Edu
4. Michigans universitet. (s.F.). En mer detaljerad titt på kemisk balans. [Pdf]. Återhämtat sig från: umich.Edu
5. Elsevier b.V. (2020). Jonstyrka. Vetenskaplig. Hämtad från: Scientedirect.com
6. C.D. Kennedy. (1990). Jonstängd och dinsociation av syror. [Pdf]. Återhämtat sig från: IUBMB.Onlinebibliotek.Wiley.com