Come calcolare la concentrazione delle forme ioniche

Le forme ioniche sono una categoria di sostanze chimiche che, quando disciolte in acqua, si dissociano completamente dagli ioni, in base alla loro solubilità. Calcolare la concentrazione di tutti gli ioni in una soluzione permette ai chimici di prevedere se eventuali solidi si formeranno sul fondo della vasca di reazione o se la quantità di ioni nella soluzione causerà problemi. Ecco come calcolare la concentrazione delle forme ioniche.

Acquisire familiarità con gli ioni comuni in una soluzione chimica. Le regole generali includono l'esistenza dei metalli alcalini e alcalino-terrosi degli ioni in soluzione. Essi formano composti ionici quando sono nella fase solida. I metalli alcalini (Li +, Na +, K +, Rb + e Cs +) formano ioni singolarmente positivi, mentre i metalli alcalino-terrosi (Mg + 2, Ca + 2, Sr + 2 e Ba + 2) formano una carica positiva (+2). Gli elementi alogenuri (F-, Cl, Br e I-) formano una singola carica negativa e gli ioni complessi comuni che si verificano sono: il carbonato (CO3-2), il fosfato (PO4-3) e il solfato (SO4-2).

Capire quali ioni si formano quando una forma ionica si scioglie in acqua. C'è sempre un equilibrio di cariche positive e negative per produrre una soluzione neutra. Gli ioni prodotti nella soluzione saranno: Na +, Cl-, Mg + 2, due Cl-, 2 H + e SO4-2. Calcolare la concentrazione di ciascuno degli ioni presenti nella soluzione: si supponga una continuazione dell'esempio precedente in cui la concentrazione di NaCl è 0,5 M, MgCl2 è 0.33 M e H2SO4 è 1,5 M. Le concentrazioni totali di ioni nella soluzione sono: Na + = 0,5 M, Mg + 2 = 0.33 M, Cl- = (0.5 M + (2 0.33 M)) = 0.5 M + 0,66 M = 1.16 M, H + = 2 1,5 M = 3.0 M e SO4-2 = 1,5 M.

Mescolando due soluzioni differenti, la concentrazione degli ioni deve essere calcolata in base al volume della nuova soluzione. Per trovare la concentrazione degli ioni è necessario calcolare il numero di moli per ione e dividere per il volume totale della soluzione finale. Ad esempio, si supponga di avere 10 ml di una soluzione di NaCl 0,25 M e 40 ml di una soluzione 0,5 M di MgCl2; per trovare la concentrazione di tutti gli ioni dopo la miscelazione, individuare tutti gli ioni Na +, Cl, Mg + 2 e Cl. Il volume totale dopo la miscelazione sarà di 50 ml.

La quantità di Na + è: (0,25 M) 10 ml = 0,25 M 10 ml (1 L / 1000 ml) = 0,0025 moli di Na +. Mg + 2 è: 0,5 M 40 ml = 0,5 M 40 ml (1 L / 1000 ml) = 0,02 moli. Cl- è: (0,25 M 10 ml) + 2 (0,5 M) = 40 ml (0,25 M 10 ml (1 L / 1000 ml)) + 2 (0,5 M , 40 ml (1 L / 1000 ml)) = 0,0025 moli + 0,04 moli = 0,0425 moli. Le concentrazioni finali delle forme ioniche sono: Na + = 0,0025 / 0,05 = 0,05 M, Mg + 2 = 0,02 / 0,05 = 0,4 M, e Cl = 0,0425 / 0,05 = 0,85 M.

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