Calculatrice de force ionique

La force ionique est le nombre unique que les électrochimistes et chimistes de solutions utilisent pour résumer à quel point un mélange est chargé. La définition classique est la moitié de la somme sur tous les ions libres de chaque concentration molaire multipliée par le carré de son nombre de charge. Cette grandeur, écrite I égale un demi de la somme c sub i z sub i au carré, apparaît dans les coefficients d’activité Debye–Hückel, dans les constantes de vitesse effectives des réactions ioniques et dans tout cahier de laboratoire qui enregistre un électrolyte support. Cette calculatrice prend deux listes parallèles : concentrations molaires en moles par litre et nombres de charge entiers ou numériques pour chaque espèce. Elle renvoie la force ionique en moles par litre, la somme non divisée par deux et une décomposition par ion pour que vous voyiez quel sel domine. Les concentrations négatives sont rejetées comme non physiques plutôt qu’inversées en silence.

Comment la force ionique se définit et pourquoi z au carré compte

Partez d’un électrolyte aqueux clair qui se dissocie complètement en ions libres que vous pouvez lister par formule et charge. Pour chaque espèce ionique i notez sa concentration molaire analytique c sub i en moles par litre et son nombre de charge z sub i, par exemple plus un pour le sodium, moins un pour le chlorure, plus deux pour le calcium et moins deux pour le sulfate. La contribution de cette espèce à la force ionique est c sub i fois z sub i au carré.

Élever la charge au carré signifie qu’un ion divalent à la même molarité pèse quatre fois plus qu’un monovalent : un ion calcium 0.1 molaire contribue 0.4 à la somme tandis qu’un ion sodium 0.1 molaire ne contribue que 0.1. Après avoir accumulé chaque espèce présente comme ion libre, multipliez la somme totale par un demi. Ce facteur un demi est conventionnel pour qu’un sel 1:1 simple tel que le chlorure de sodium à concentration C donne I égal à C, le résultat de manuel que les étudiants mémorisent.

Les molécules neutres, les acides faibles non dissociés et l’eau solvant n’entrent pas dans la somme ; seules les espèces chargées libres comptent. Les entrées doivent être finies ; NaN et Infinity sont rejetés. Les tableaux parallèles doivent avoir la même longueur.

Ce que vous envoyez et ce que vous recevez

Envoyez deux champs obligatoires. Le champ charges est un tableau non vide correspondant de nombres finis pour la charge de chaque espèce dans le même ordre. Les deux tableaux doivent avoir la même longueur, au moins un ion et au plus cent ions.

Concentration nulle et charge nulle sont autorisées ; elles ne contribuent simplement pas. Les contrôles classiques de manuel incluent NaCl 0.1 molaire traité comme 0.1 de Na plus et 0.1 de Cl moins, ce qui donne I égal à 0.1, et CaCl2 0.1 molaire traité comme 0.1 de Ca deux-plus plus 0.2 de Cl moins, ce qui donne I égal à 0.3.

Où les calculatrices de force ionique interviennent en pratique

Les laboratoires de chimie analytique enregistrent la force ionique chaque fois qu’ils préparent des milieux tampon et d’électrolyte support pour potentiométrie, voltamétrie ou conductivité, car les coefficients d’activité et les potentiels de jonction dépendent de I plus que du nom nominal du sel. Les protocoles de biochimie et de purification des protéines spécifient souvent une force ionique cible plutôt qu’une seule concentration de sel afin que gradients salins et dialyses restent comparables entre systèmes chlorure, sulfate et phosphate.

Les chimistes des eaux environnementales convertissent des listes multi-ions de cations et anions majeurs d’essais de dureté et de salinité en I avant d’estimer les coefficients d’activité pour des modèles de spéciation. Les cours de chimie physique du secondaire et du supérieur assignent des exercices Debye–Hückel qui exigent d’abord un I correct à partir d’une recette de sel écrite, puis un log gamma à partir de cet I ; un oracle fiable qui renvoie le total et les contributions par ion accélère la notation et la préparation de démos.

Si plus tard vous n’avez besoin que de molarité à partir d’un pourcentage massique, de coefficients d’activité Debye–Hückel, d’abaissement du point de congélation ou du pH d’un acide faible, traitez-les comme intentions de recherche et pages d’atterrissage séparées plutôt que de surcharger cette page de calculatrice de force ionique.