离子强度

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溶液的离子强度是该溶液中离子浓度的量度。离子化合物溶于水后会离解成离子。溶液中的总电解质浓度将影响重要的性质,例如解离常数或不同盐的溶解度。具有溶解离子的溶液的主要特征之一是离子强度。离子强度可以是摩尔(mol/L溶液)或摩尔(mol/kg溶剂),为避免混淆,应明确说明单位。离子强度的概念最早由Lewis和Randall于1921年在描述强电解质的活度系数时引入。 溶液的摩尔离子强度I是该溶液中存...

离子强度

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溶液离子强度是该溶液中离子浓度的量度。 离子化合物溶于水后会离解成离子。 溶液中的总电解质浓度将影响重要的性质,例如解离常数或不同盐的溶解度。 具有溶解离子的溶液的主要特征之一是离子强度。 离子强度可以是摩尔(mol/L 溶液)或摩尔(mol/kg 溶剂),为避免混淆,应明确说明单位。 离子强度的概念最早由 Lewis 和 Randall 于 1921 年在描述强电解质的活度系数时引入。

量化离子强度

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溶液的摩尔离子强度 I 是该溶液中存在的所有离子浓度的函数。

I = 1 2 ∑ i = 1 n c i z i 2 {\displaystyle I={\begin{matrix}{\frac {1}{2}}\end{matrix}}\sum _{i=1} {n}c_{i}z_{i}{2}}

其中一半是因为我们同时包括阳离子和阴离子,ci 是离子 i 的摩尔浓度(M,mol/L),zi 是该离子的电荷数,总和是溶液中所有离子的总和。 对于 1:1 的电解质(例如氯化钠),其中每个离子带单电荷,离子强度等于浓度。 然而,对于电解质 MgSO4,每个离子都带双电荷,导致离子强度比同等浓度的氯化钠高四倍:

I = 1 2 [ c ( + 2 ) 2 + c ( − 2 ) 2 ] = 1 2 [ 4 c + 4 c ] = 4 c {\displaystyle I={\frac {1}{2}}[ c(+2){2}+c(-2){2}]={\frac {1}{2}}[4c+4c]=4c}

通常多价离子对离子强度有很大贡献。

计算示例

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作为一个更复杂的例子,0.050 M 的 Na2SO4 和 0.020 M 的 KCl 混合溶液的离子强度

非理想解

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由于在非理想溶液中体积不再严格相加,因此通常更倾向于使用摩尔浓度 b(mol/kg H2O)而不是摩尔浓度 c(mol/L)。 在这种情况下,摩尔离子强度定义为:

I = 1 2 ∑ i = 1 n b i z i 2 {\displaystyle I={\frac {1}{2}}\sum _{{i}=1}{n}b_{i}z_{i}{ 2}}

其中

i = 离子识别号z = 离子电荷b = 质量摩尔浓度(每千克溶剂的溶质摩尔数)

离子强度

重要性

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离子强度在 Debye-Hückel 理论中起着核心作用,该理论描述了离子溶液中通常遇到的与理想状态的强烈偏差。 它对于胶体和其他异质系统中的双层和相关电动现象和电声现象的理论也很重要。 也就是说,德拜长度是德拜参数 (κ) 的倒数,与离子强度的平方根成反比。 摩尔和摩尔离子强度都被使用,通常没有明确的定义。 德拜长度是双层厚度的特征。 增加抗衡离子的浓度或价数会压缩双层并增加电势梯度。

高离子强度的介质用于稳定常数测定,以尽量减少滴定过程中较低浓度溶质活性商的变化。 天然水,如矿泉水海水,由于溶解盐的存在,其离子强度通常不可忽略,这会显着影响其特性。

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  1. 离子强度
  2. 量化离子强度
  3. 计算示例
  4. 非理想解
  5. 重要性

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