Siła jonowa, współczynniki aktywności i rozpuszczalność

1. Wprowadź wyniki analizy wody

Używaj kropki lub przecinka jako separatora dziesiętnego; nie używaj separatorów tysięcy. W przypadku wody o niskim stężeniu substancji rozpuszczonych ppm przyjmuje się w przybliżeniu jako mg/L; zakłada to gęstość zbliżoną do 1 kg/L. Jednostki g/m³ i mg/L są równoważne.

2. Odczytaj wyniki

Wyniki obliczeń siły jonowej i współczynników aktywności są wyświetlane z dokładnością do czterech cyfr znaczących, przy zachowaniu pełnej precyzji obliczeń wewnętrznych. Współczynnik dla jonów dwuwartościowych jest automatycznie kopiowany do poniższego przykładu. Zachowana procedura obliczania rozpuszczalności podaje wyniki z dokładnością do około trzech cyfr znaczących.

Jak przebiegają obliczenia

I = ½ Σ c_iz_i², gdzie c_i oznacza stężenie molowe w mol/L, a z_i oznacza liczbę ładunkową jonu. Na przykład dla Ca²⁺ z = +2, zatem z² = 4.

log₁₀ γ = −0,5 z² √I / (1 + √I), przy czym γ = 10^{log₁₀ γ}.

To uproszczone wyrażenie Debye’a–Hückla wykorzystuje stały współczynnik 0,5, w przybliżeniu odpowiadający wodzie o temperaturze około 25 °C. Jest to oszacowanie dla wody o małym stężeniu substancji rozpuszczonych, a nie pełne równanie Daviesa ani kompletny model specjacji. Jonom o tej samej wartości bezwzględnej ładunku przypisuje ono ten sam współczynnik. Temperatura wprowadzona poniżej nie zmienia tych współczynników aktywności.

Tylko osiem wymienionych jonów uwzględnia się w obliczanej sile jonowej. Niewymienione formy chemiczne obdarzone ładunkiem, w tym jony fluorkowe, węglanowe i naładowane formy krzemianowe, również mogą wnosić wkład w siłę jonową. Obojętne substancje rozpuszczone nie wnoszą bezpośredniego wkładu. Całkowite stężenia analityczne mogą różnić się od stężeń wolnych jonów, gdy kompleksowanie lub specjacja kwasowo-zasadowa odgrywają istotną rolę.

3. Uproszczony przykład równowagi węglanu wapnia

Dla reakcji CaCO₃(s) ⇌ Ca²⁺ + CO₃²⁻ iloczyn rozpuszczalności wynosi K_sp = a_Ca²⁺ × a_CO₃²⁻. Przy założeniu jednakowych stężeń c = √K_sp / γ, przy czym stężenia są wyrażone względem stanu standardowego 1 mol/L.

W tym przykładzie temperatura zmienia stałą rozpuszczalności; nie aktualizuje ona powyższego modelu aktywności. Wynik w mg/L jest wyrażony jako wapń (Ca), a nie jako CaCO₃.