Unités ioniques force, comment la calculer, exemples

La force ionique C'est une façon d'exprimer la concentration d'ions dans une solution. Ce concept a été introduit en 1922 par Lewis et Randall tout en travaillant sur la description du coefficient d'activité chimique.

Lorsque la concentration des ions dans une solution est élevée, une interaction électrostatique entre les ions opposées est produite; C'est-à-dire que les cations et les anions sont considérablement attirés, ce qui entraîne une concentration ionique efficace ou réelle est inférieure à celle calculée pour une réaction chimique particulière.

La force ionique de l'eau de mer est élevée, environ 0.7, en raison de sa grande concentration de sels dissous

Pour cette raison, le concept d'activité chimique a été introduit comme la concentration ionique efficace d'une solution, l'activité chimique étant le produit de la molarité de la solution par le coefficient d'activité chimique.

Ce coefficient a une valeur proche de l'unité (1) pour les solutions ioniques diluées et pour les solutions idéales si appelées. Ce sont des solutions où l'interaction intermoléculaire entre des molécules similaires est égale à celle existante entre différentes molécules.

La création du concept de force ionique a contribué à l'explication des écarts par rapport au comportement idéal, observé dans les solutions ioniques réelles.

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Unités de force ionique

La force ionique a des moles d'unités / L (molarité) ou des moles / kg d'eau (moléalité). Ce dernier est recommandé dans des solutions non idéales, qui sont caractérisées car les volumes de leurs mélanges ne sont pas totalement additifs.

Cela signifie, par exemple, ce qui suit: s'il est mélangé 0.5 litres d'un liquide A et 0.5 litres d'un liquide b, le volume résultant de ce mélange, ne sera pas nécessairement égal à 1 litre, mais peut être différent.

La force ionique est représentée par le symbole I.

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Comment calculer la force ionique?

Pour le calcul de la force ionique d'une solution, la concentration de tous les ions présents dans la solution est pris en compte, ainsi que leurs valences respectives.

La valeur de la force ionique est obtenue en appliquant la formule suivante:

Formule utilisée pour calculer la force ionique. Source: Gabriel Bolívar.

Où j'ai déjà dit la force ionique; C, correspond à la concentration ionique ionique ou morale morale; Tandis que Z représente leurs valences respectives (± 1, ± 2, ± 3, etc.).

La expresión  que aparece en la fórmula en el cálculo de la fuerza iónica (Σ) se lee como sumatoria, es decir, la suma del producto de la concentración molar (C) de cada ión presente en la solución por su valencia (Z) elevada carré.

Comme on peut le voir, la valence de l'ion a le plus grand poids dans la valeur de la force ionique de la solution. Par exemple: Valencia (z) de Ca est +2, donc z² C'est le même 4. Pendant ce temps, Valencia (z) de Na es +1, et donc Z² C'est le même 1.

Cela souligne que la contribution de l'ion CA²⁺ À la valeur de la force ionique, à la même concentration ionique molaire, elle est quatre fois supérieure à celle de l'ion na⁺.

Importance de la force ionique

La force ionique est une mesure adéquate de la concentration ionique d'une solution et est la base de l'établissement de la théorie de Debye-Hückel. Cette théorie décrit le comportement idéal des solutions ioniques.

La force ionique sert de base au calcul du coefficient d'activité (γ_Toi), paramètre qui permet à son tour le calcul de l'activité chimique d'un composé ionique, l'activité chimique étant la concentration efficace et réelle d'un composé ionique en solution.

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En augmentant la force ionique d'une solution, l'interaction entre les ions augmente. Par conséquent, diminuer γ_Toi et l'activité chimique des ions.

Une augmentation de la force ionique peut diminuer la solubilité des protéines dans un environnement aqueux, cette propriété étant utilisée pour les précipitations des protéines étant sélectivement. Des solutions de sulfate de force ionique à haute force sont utilisées pour les précipitations et la purification des protéines plasmatiques.

Exemples de forces ioniques

Exemple 1

Calculez la force ionique d'une solution de chlorure de potassium (KCL) 0.3 m.

KCL se dissocie de la manière suivante:

KCL → K⁺   +    CL^-

Nous avons deux ions: le k cation⁺ (Z = + 1) et l'anion Cl^- (Z = -1). Nous appliquons ensuite la formule pour calculer la force ionique I:

I = 1/2 [c · (+1)¹  +   C · (-1)¹]]

= 1/2 [0.3 m · 1¹  +   0.3 m · 1¹]]

= 0.3 m

Notez que le Valencia -1 du CL^- Il a été pris comme 1, sa valeur absolue, car sinon la force ionique serait égale à 0.

Exemple 2

Calculez la force ionique d'une solution de sulfate de calcium (cas₄) 0.5m

Le cas₄ Il se dissocie comme suit:

Cas₄  → CA²⁺  +   Swin₄^2-

Nous avons deux ions: le CA Cation²⁺ (Z = + 2) et l'anion so₄^2- (Z = -2). Nous appliquons ensuite la formule pour calculer la force ionique I:

I = 1/2 [c · (+2)²   +   C · (-2)²]]

= 1/2 [0,5 m · 4 +0,5 m · 4]

= 2 m

Exemple 3

Calculez la force ionique d'un amortisseur avec les concentrations finales de phosphate de sodium dibasique (Na₂HPO₄) 0.3 m et phosphate de sodium monobasique (non₂Pote₄) 0.4 m.

Puis un₂HPO₄ Il se dissocie comme suit:

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N / A₂HPO₄  → 2e⁺  +    HPO₄^2-

Tandis que le non₂Pote₄ Il se dissocie en suivant le modèle suivant:

Non₂Pote₄ → Na⁺  +   H₂Pote₄^-

Nous procédons comme les exercices précédents, cette fois en ayant les anions HPO₄^2- (Z = -2) et h₂Pote₄^- (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

Notez que la concentration en NA⁺ du na₂HPO₄ Il est multiplié par 2, car sa concentration est double. Cependant, pour l'autre sel, non₂Pote₄, La concentration de na⁺ Oui, nous le multiplions par 1, selon la stoechiométrie de son équation de dissolution.

Exemple 4

Calculez la force ionique d'une solution de chlorure de sodium (NaCl) 0.15 m et glucose (c₆H₁₂SOIT₆) 0.3 m.

NaCl se dissocie comme suit:

NaCl → Na⁺  +   CL^-

Le glucose, cependant, n'est pas dissocié sur les ions car il n'a que des liaisons covalentes dans sa structure chimique. Par conséquent, la Valence de la Glucosa (Z) est égale à zéro (0). Nous calculons ensuite le produit de force ionique de NaCl:

I = 1/2 [c · (+1)¹   +    C · (-1)¹]]

= 1/2 [0.15 m · 1 +0.15 m · 1]

= 0.15 m

Les références

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chimie. (8e Ed.). Cengage Learning.
2. Wikipédia. (2020). Force ionique. Récupéré de: dans.Wikipédia.Ou
3. Docteur. David K. Ryan. (s.F.). Activité et force ionique Classe 4 Ryan. [PDF]. Récupéré de: Faculy.uml.Édu
4. Université du Michigan. (s.F.). Un regard plus détaillé sur l'équilibre chimique. [PDF]. Récupéré de: Umich.Édu
5. Elsevier B.V. (2020). Force ionique. ScienceDirect. Récupéré de: ScienceDirect.com
6. C.D. Kennedy. (1990). Ionique stégmentation et dinsociation des acides. [PDF]. Récupéré de: iubmb.Bibliothèque en ligne.Wiley.com