Calculadora de força iônica
Resuma em um número o quanto uma solução está carregada: 0,1 mol/L de cloreto de sódio, informado como seus dois íons com cargas +1 e −1, dá uma força iônica de 0,1 mol/L, e você vê quanto cada íon contribui. Grátis no seu navegador.
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A força iônica é o número único que eletroquímicos e químicos de soluções usam para resumir quão carregada está uma mistura. A definição clássica é a metade da soma sobre todos os íons livres de cada concentração molar vezes o quadrado do seu número de carga. Essa grandeza, escrita I igual a um meio da soma c sub i z sub i ao quadrado, aparece em coeficientes de atividade Debye–Hückel, em constantes de velocidade efetivas de reações iônicas e em todo caderno de laboratório que registra um eletrólito de suporte. Esta calculadora recebe duas listas paralelas: concentrações molares em mols por litro e números de carga inteiros ou numéricos de cada espécie. Devolve a força iônica em mols por litro, a soma sem o meio e um detalhamento por íon para você ver qual sal domina. Concentrações negativas são rejeitadas como não físicas em vez de invertidas em silêncio.
Como a força iônica é definida e por que z ao quadrado importa
Parta de um eletrólito aquoso claro que se dissocia por completo em íons livres que você pode listar por fórmula e carga. Para cada espécie iônica i anote sua concentração molar analítica c sub i em mols por litro e seu número de carga z sub i, por exemplo mais um para sódio, menos um para cloreto, mais dois para cálcio e menos dois para sulfato. A contribuição dessa espécie à força iônica é c sub i vezes z sub i ao quadrado.
Elevar a carga ao quadrado significa que um íon divalente na mesma molaridade pesa quatro vezes mais que um monovalente: um íon cálcio 0.1 molar contribui 0.4 para a soma enquanto um íon sódio 0.1 molar contribui apenas 0.1. Depois de acumular cada espécie presente como íon livre, multiplique a soma total por um meio. Esse fator de meio é convencional para que um sal 1:1 simples como cloreto de sódio na concentração C dê I igual a C, o resultado de livro que alunos memorizam.
Moléculas neutras, ácidos fracos não dissociados e a água solvente não entram na soma; só contam espécies carregadas livres. Entradas devem ser finitas; NaN e Infinity são rejeitados. Arrays paralelos devem ter o mesmo comprimento.
O que você envia e o que recebe de volta
Envie dois campos obrigatórios. O campo charges é um array não vazio correspondente de números finitos para a carga de cada espécie na mesma ordem. Ambos os arrays devem ter o mesmo comprimento, ao menos um íon e no máximo cem íons.
Concentração zero e carga zero são permitidos; simplesmente não contribuem. Checagens clássicas de livro incluem NaCl 0.1 molar tratado como 0.1 de Na mais e 0.1 de Cl menos, que dá I igual a 0.1, e CaCl2 0.1 molar tratado como 0.1 de Ca dois-mais mais 0.2 de Cl menos, que dá I igual a 0.3.
Onde calculadoras de força iônica aparecem no trabalho real
Laboratórios de química analítica registram a força iônica sempre que preparam meios tampão e de eletrólito de suporte para potenciometria, voltametria ou condutividade, porque coeficientes de atividade e potenciais de junção dependem de I mais do que do nome nominal do sal. Protocolos de bioquímica e purificação de proteínas costumam especificar uma força iônica-alvo em vez de uma única concentração de sal para que gradientes salinos e diálise sejam comparáveis entre sistemas de cloreto, sulfato e fosfato.
Químicos de águas ambientais convertem listas multi-íon de cátions e ânions maiores de ensaios de dureza e salinidade em I antes de estimar coeficientes de atividade para modelos de especiação. Cursos de química física no ensino médio e superior atribuem exercícios Debye–Hückel que primeiro exigem um I correto a partir de uma receita de sal escrita e depois um log gamma a partir desse I; um oráculo confiável que devolve o total e as contribuições por íon acelera a correção e a preparação de demos.
Se mais tarde precisar só de molaridade a partir de percentual em massa, coeficientes de atividade Debye–Hückel, depressão do ponto de congelamento ou pH de um ácido fraco, trate-os como intenções de busca e landings separados em vez de sobrecarregar esta página de calculadora de força iônica.
Casos de uso
Gabaritos de lições e exames
Gere I e contribuições c·z² por íon a partir de receitas de sais de livro para que professores e autoavaliadores compartilhem uma verdade de força iônica.
Preparação de tampão e eletrólito de suporte
Calcule I para tampões multi-íon e sais de suporte antes de modelos Debye–Hückel ou de atividade estendida no caderno de laboratório.
Amostras de água ambientais multi-íon
Transforme molaridades de cátions e ânions maiores de ensaios de água em uma única força iônica para especiação e contexto de condutividade.
Perguntas frequentes
O que acontece se uma concentração for negativa?
A concentração molar não pode ser negativa; a calculadora rejeita valores não físicos em vez de inventar um resultado.
Moléculas neutras contam?
Não. Só espécies carregadas livres entram na soma. Ácidos fracos não dissociados, água solvente e solutos neutros devem ser omitidos dos arrays.
Quanto custa?
A ferramenta do navegador é gratuita e roda localmente.
Como informo um sal como o CaCl2?
Informe cada íon separadamente, na mesma ordem nas duas listas: o cálcio com sua concentração e carga +2, e o cloreto com o dobro dessa concentração e carga −1. Só os íons livres entram na soma.
Por que um íon de carga dupla pesa quatro vezes mais?
Porque a concentração de cada íon é multiplicada pelo quadrado da sua carga. Com a mesma concentração de 0,1 mol/L, o íon cálcio soma 0,4 e o íon sódio apenas 0,1.
Ferramentas relacionadas
Para desenvolvedores — acesso via API
Tudo nesta página está disponível via API. Esta seção é para equipes que querem integrar a ferramenta aos próprios sistemas; quem não precisa disso pode simplesmente usar a ferramenta acima.
Endpoint
Autenticação por token Bearer. Um único POST coloca a tarefa na fila; o resultado chega por webhook ou link assinado.
Chame do seu código
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/chem/ionic-strength \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"concentrations":[0.1,0.1],"charges":[1,-1]}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/chem/ionic-strength", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"concentrations": [
0.1,
0.1
],
"charges": [
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-1
]
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/chem/ionic-strength",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"concentrations": [
0.1,
0.1
],
"charges": [
1,
-1
]
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/chem/ionic-strength", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"concentrations":[0.1,0.1],"charges":[1,-1]}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"concentrations":[0.1,0.1],"charges":[1,-1]}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/chem/ionic-strength", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)Exemplo de requisição
{
"concentrations": [
0.1,
0.1
],
"charges": [
1,
-1
]
}Exemplo de resposta
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "chem.ionic_strength",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}A API é assíncrona: cada chamada devolve um task_id na hora. Se preferir polling, consulte o status a até 1 requisição por segundo.
Preço
Preço publicado, sem tokens nem créditos escondidos. Tarefa que falha não é cobrada.
Erros
| HTTP | Código | O que significa |
|---|---|---|
401 | unauthorized | Token ausente ou inválido. Confira o header Authorization. |
402 | insufficient_balance | Saldo insuficiente para esta tarefa. Faça uma recarga e tente de novo. |
404 | unknown_type | Esse tipo de tarefa não existe. Confira o campo type no catálogo. |
429 | rate_limited | Muitas requisições em pouco tempo. Espere um instante e tente de novo. |
Notas técnicas
Como a força iônica é definida e por que z ao quadrado importa
O algoritmo aqui é aritmética de ponto flutuante determinística sem sementes aleatórias, sem carimbos de relógio de parede e sem chamadas de rede, de modo que listas idênticas de concentração e carga sempre produzem o mesmo JSON. Qualquer concentração negativa falha cedo com invalid_input porque a concentração molar não pode ser negativa em uma solução física.
O que você envia e o que recebe de volta
O campo concentrations é um array não vazio de números finitos, ou uma string JSON desse array, com cada molaridade iônica em mols por litro. Campos ausentes, strings não numéricas, NaN, Infinity, arrays vazios, comprimentos diferentes e qualquer concentração negativa falham com invalid_input e não são cobrados. Em sucesso a resposta devolve concentrations e charges limpos, um array ions de objetos cada um com index, concentration, charge, z_squared e contribution igual a c vezes z ao quadrado, a força iônica numérica I, a soma sem o meio sum_c_z2, um mapa de units e as strings method e formula que documentam a definição de meia soma. O preço de chamadas API bem-sucedidas é a base publicada de US$ 0,002 por item; falhas de validação não consomem saldo pré-pago.
Onde calculadoras de força iônica aparecem no trabalho real
Como esta capacidade é um motor de parse puro, o preço de API é a base publicada de US$ 0,002 por item bem-sucedido e a validação falha não consome saldo.
Perguntas técnicas
O que é força iônica?
A força iônica I é a metade da soma sobre íons livres de cada concentração molar vezes o quadrado da sua carga: I = ½ Σ c_i z_i², aqui em mol/L.
Como informo um sal como CaCl2?
Liste cada íon livre após a dissociação. Para CaCl2 0.1 M envie concentrations [0.1, 0.2] e charges [2, -1] (ou [2, -1, -1] com duas entradas de cloreto de 0.1 cada).