分析中的化学平衡
离子强度
想象去衡量一份溶液有多「电气繁忙」——不仅是里面飘着多少离子,还有它们彼此拉扯得有多强。一份带两个电荷的离子溶液,在电气上感觉要比同样数目的单电荷离子拥挤得多。离子强度就是概括这种总体电气拥堵的那一个数。
它的算法是:把溶液中每一种离子的浓度乘以其电荷数的平方,全部加起来,再取总和的一半。把电荷取平方是关键的一步:它让高电荷离子算得重得多,正对应着它们拉扯邻居要费力得多。纯水的离子强度接近零;海水则很高。
离子强度之所以重要,是因为它是掌控活度系数的总旋钮:离子强度越高,每个离子的有效浓度就比它的实际浓度缩水得越多。这正是为什么分析人员常常有意用一种惰性盐把样品淹没,把离子强度固定在一个已知、恒定的值上,好让活度系数保持稳定、校准得以成立。要注意的提醒:离子强度把在场的每一种离子都算进去,包括那些不参与你所关心反应的旁观离子,所以即便是一种「惰性」的背景盐也会改变它。
0.1 M 的 NaCl 溶液(单电荷离子)离子强度为 0.1,而 0.1 M 的 MgSO4 溶液(双电荷离子)离子强度为 0.4——即便摩尔浓度相同,也要高出四倍。
电荷取平方:双电荷离子让离子强度快速上升。
离子强度是整份溶液的性质,而不属于任何单个离子。即便是你并不关心的离子也对它有贡献,这恰恰是为什么在离子选择电极测量等技术中要加入一种恒定的「离子强度调节缓冲液」(ISAB),以保持活度系数不变。
又称
另见