分析中的化學平衡

離子強度

想像去衡量一份溶液有多「電氣繁忙」——不僅是裡面飄著多少離子,還有它們彼此拉扯得有多強。一份帶兩個電荷的離子溶液,在電氣上感覺要比同樣數目的單電荷離子擁擠得多。離子強度就是概括這種總體電氣擁堵的那一個數。

它的算法是:把溶液中每一種離子的濃度乘以其電荷數的平方,全部加起來,再取總和的一半。把電荷取平方是關鍵的一步:它讓高電荷離子算得重得多,正對應著它們拉扯鄰居要費力得多。純水的離子強度接近零;海水則很高。

離子強度之所以重要,是因為它是掌控活度係數的總旋鈕:離子強度越高,每個離子的有效濃度就比它的實際濃度縮水得越多。這正是為什麼分析人員常常有意用一種惰性鹽把樣品淹沒,把離子強度固定在一個已知、恆定的值上,好讓活度係數保持穩定、校準得以成立。要注意的提醒:離子強度把在場的每一種離子都算進去,包括那些不參與你所關心反應的旁觀離子,所以即便是一種「惰性」的背景鹽也會改變它。

0.1 M 的 NaCl 溶液(單電荷離子)離子強度為 0.1,而 0.1 M 的 MgSO4 溶液(雙電荷離子)離子強度為 0.4——即便莫耳濃度相同,也要高出四倍。

電荷取平方:雙電荷離子讓離子強度快速上升。

離子強度是整份溶液的性質,而不屬於任何單個離子。即便是你並不關心的離子也對它有貢獻,這恰恰是為什麼在離子選擇電極測量等技術中要加入一種恆定的「離子強度調節緩衝液」(ISAB),以保持活度係數不變。

又稱
I离子强度離子強度