Come calcolare la forza ionica di una soluzione

La forza ionica indica la quantità di ioni presenti in una determinata soluzione, che può essere calcolata in base a delle precise formule chimiche. Per chi non ha molto dimestichezza con la materia, nei passi successivi in merito a ciò, troviamo una guida in cui sono indicate le modalità (esercizi) su come calcolare la forza ionica di una soluzione.Ioni in soluzione interagiscono tra loro e con H 2 molecole O. In questo modo, gli ioni si comportano chimicamente come se fossero meno concentrati di quanto non siano realmente (o misurati). Questa concentrazione efficace, disponibile per le reazioni, è chiamata attività : attività a i = concentrazione effettiva ? concentrazione reale c iIn (infinitamente) soluzioni diluite, cioè a basse concentrazioni di C i ed a basse concentrazioni di fondo di sale, le interazioni ioniche possono essere ignorati, e noi abbiamo la soluzione ideale: a i = c iDi solito, le soluzioni non sono ideali . Quindi, tutti i calcoli idrochimici con aqion sono basati sulle attività (piuttosto che sulle concentrazioni).

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La formula per calcolare la forza ionica che necessariamente bisogna applicare in tutti i casi è --> Fi = 1/2 ? (Ci Zi ²). Nel dettaglio "Ci" sta ad indicare la concentrazione molare di ogni singolo ione presente nella soluzione analizzata, "Zi" corrisponde invece al valore assoluto di ciascuno ione, mentre il simbolo greco sigma (?) rappresenta la somma di tutti i valori degli ioni presenti in parentesi, che devono essere quindi sommati tra loro.La forza ionica di una soluzione è funzione della concentrazione di tutti gli ioni presenti in una soluzione:(5)io=12?ioz2iocioI=12?izi2ciQui, c i z i sono la concentrazione molare e la carica dello ione i. La somma viene assorbita da tutti gli ioni nella soluzione. A causa del quadrato di z i , gli ioni multivalenti contribuiscono in modo particolarmente forte alla forza ionica. [Nota: in letteratura la forza ionica, I , è anche abbreviata dal simbolo greco ?.].

Per capire dettagliatamente come avviene il calcolo per ottenere la forza ionica di una soluzione contenente ioni Na (sodio) e Ca (calcio), ci atteniamo a delle formule di seguito elencate. Prima di procedere è da premettere che il sodio è uno ione positivo con un elettrone in meno, mentre il calcio è negativo con invece due elettroni in più. Bisogna inoltre tenere presente, che tutti gli ioni sono contenuti in una determinata concentrazione di 0,3M (molare). È importante tuttavia ricordare che come già specificato nel passo precedente, il valore assoluto (la carica) del sodio è 1 e quello del calcio è 2. A questo punto, visto che siamo in possesso di tutti i dati necessari, possiamo procedere alla soluzione del problema, effettuando dei semplicissimi calcoli matematici. Fi = 1/2 ? (Ci Zi²). Iniziamo con il sostituire ogni valore. 1/2 { [Na] (Ci X Zi²) + [Ca] (Ci X Zi²)} = 1/2 (0,30 X 1 + 0,30 X 2) = 1/2 (0,30 + 0,60) = 1/2 (0,90) = 0,45. Quindi, in definitiva, la forza ionica della soluzione che abbiamo preso in considerazione è uguale a 0,45.

Adesso per vedere se tutto è chiaro, è opportuno fare una seconda prova come ad esempio calcolando la forza ionica di una soluzione 0,02M di CaCl2. Innanzitutto per prima cosa, bisogna dissociare il sale con la seguente formula: Ca (2+) e 2 Cl (1-). In questo caso si avrà (Ca) = 0,02M e (Cl) = 0,04M dal momento che abbiamo il numero 2 davanti al simbolo del cloro. Risolviamo ora l'equazione precedente: Fi = 1/2 ? (Ci Zi²) = 1/2 [(0,02 X 2²) + (0,04 X 1²)] = 1/2 (0,02 X 4) + (0,04 X 1) = 1/2 (0,08 + 0,04) = 1/2 (0,12) = 0,6. La concentrazione ionica di questa soluzione sarà pertanto uguale a 0,6. A margine di quanto sin qui descritto e provato con i suddetti esercizi, diventa sicuramente più facile farne degli altri, calcolando quindi la forza ionica di una soluzione chimica.

• Qui, le parentesi rettangolari [..] simboleggiano le concentrazioni molari. Notare il fattore stechiometrico 2 di Cl - nella seconda riga.

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