القوة الأيونية ومعاملات النشاط والذوبانية

1. أدخل نتائج تحليل المياه

استخدم نقطة أو فاصلة عشرية؛ ولا تستخدم فواصل الآلاف. في المياه ذات التراكيز المنخفضة، تُعتبَر ppm مكافئة تقريباً لـ mg/L؛ ويفترض ذلك كثافة قريبة من 1 kg/L. أما g/m³ وmg/L فهما وحدتان متكافئتان.

2. اقرأ نتائجك

تُعرض نتائج القوة الأيونية ومعاملات النشاط بأربعة أرقام معنوية، مع الاحتفاظ بالدقة الكاملة في الحسابات الداخلية. ويُنسخ معامل النشاط للأيونات ثنائية التكافؤ تلقائيًا إلى المثال أدناه. ويُخرج إجراء حساب الذوبانية الذي تم الإبقاء عليه النتائج بنحو ثلاثة أرقام معنوية.

كيفية إجراء الحساب

I = ½ Σ c_iz_i²، حيث c_i هو التركيز المولاري بوحدة mol/L، وz_i هو عدد شحنة الأيون. فعلى سبيل المثال، لأيون Ca²⁺ تكون z = +2، وبالتالي z² = 4.

log₁₀ γ = −0.5 z² √I / (1 + √I)، حيث γ = 10^{log₁₀ γ}.

تستخدم صيغة ديباي–هوكل المبسّطة هذه معاملًا ثابتًا قدره 0.5، يمثّل الماء تقريبًا عند درجة حرارة قريبة من 25 °C. وهي تقدير للمياه ذات التراكيز المنخفضة، وليست معادلة ديفيز الكاملة ولا نموذجًا كاملًا لتوزّع الأنواع الكيميائية. وتُسنِد المعامل نفسه إلى الأيونات ذات المقدار المطلق نفسه للشحنة. ولا تؤثر درجة الحرارة المُدخلة أدناه في معاملات النشاط هذه.

لا تسهم في القوة الأيونية المحسوبة إلا الأيونات الثمانية المدرجة. وقد تسهم أيضًا أنواع كيميائية مشحونة غير مدرجة، بما فيها الفلوريد والكربونات وأنواع السيليكات المشحونة. ولا تسهم المواد المذابة المتعادلة مباشرةً. وقد تختلف التراكيز الكلية المقاسة بالتحليل عن تراكيز الأيونات الحرة عندما يكون لتكوّن المعقّدات أو لتوزّع الأنواع الكيميائية الناتج عن اتزانات الأحماض والقواعد تأثير ملحوظ.

3. مثال مبسّط لاتزان كربونات الكالسيوم

بالنسبة إلى التفاعل CaCO₃(s) ⇌ Ca²⁺ + CO₃²⁻، يكون حاصل ضرب الإذابة هو K_sp = a_Ca²⁺ × a_CO₃²⁻. وعند استخدام تقريب تساوي التركيزين، تكون c = √K_sp / γ، مع التعبير عن التراكيز نسبةً إلى الحالة القياسية البالغة 1 mol/L.

تغيّر درجة الحرارة ثابت الذوبانية في هذا المثال؛ لكنها لا تُحدّث نموذج النشاط أعلاه. وتُعبَّر النتيجة بوحدة mg/L على أساس الكالسيوم (Ca)، وليس على أساس CaCO₃.