今回の記事では、大学化学で学ぶ、イオン間の相互作用の力を数量化した「イオン強度」について解説していきます。
この記事を読んで下の問題を解くことができればOKです↓↓
0.01mol/LのNa₂SO₄水溶液のイオン強度を求めよ。
今は、解けなくても全然大丈夫です。ではさっそく解けるようにしていきましょう。
イオン強度
まずは結論。イオン強度は次の式で定義されます。
イオン強度I = 1/2 ΣCi ×Zi²
※Ci=イオンiのモル濃度、Zi=イオンiの電荷
イオン強度は、イオン間の相互作用の力を数量化したもので、水溶液中におけるイオンの影響度を表しています。また、イオン強度の単位は「mol/L」で、一般的に、Ｉまたはμで表すことが多いです。
※イオンの活量について知りたいかたはこちらから↓↓
【化学】イオン活量aと活量係数の求め方と濃度関係をわかりやすく
では、さっそくこの式を利用して問題演習をしていきましょう。
閑話休題
問題演習に入る前に…休憩をどうぞ。あなたが欲しいのが見つかるかも。
問題演習
イオン強度において教えた式は１つしかないので、イオン強度I = 1/2 ΣCi ×Zi²を忠実に使いましょう。解法ステップは以下です↓↓
①水溶液にある物質を電離させる（含まれているイオンがなにか判明させる）
②それぞれのイオンの電荷を求める
③イオン強度の式I = 1/2 ΣCi ×Zi²に代入する。
では、この解法ステップに従って、問題演習していきましょう。
0.1mol/LのNaCl水溶液のイオン強度を求めよ。
①水溶液にある物質を電離させる（イオンがなにか判明させる）
NaClはNa(+)とCl(-)に電離します。どれも係数は１の反応ですので、Na(+)=0.1mol/L,Cl(-)=0.1mol/Lとなります。
②それぞれのイオンの電荷Zを求める。
Na(+)は一価の陽イオンなので、Z=1
Cl(-)は一価の陰イオンなので、Z=1
③イオン強度の式に当てはめる
I＝1/2{[Na(+)]×Z(Na(+))²+[Cl(-)]×Z(Cl(-))²}
I=1/2{0.1×1²+0.1×1²}=
0.05mol/LのCaCl₂水溶液のイオン強度を求めよ。
問題１と同様のステップで解いてみましょう。
①水溶液にある物質を電離させる（イオンがなにか判明させる）
CaCl₂はCa(2+)とCl(-)に電離します。Caの係数は１、Clの係数は２ですのでCa(2+)=0.05mol/L,Cl(-)=0.05×2=0.1mol/Lとなります。
②それぞれのイオンの電荷Zを求める。
Ca(+)は二価の陽イオンなので、Z=2
Cl(-)は一価の陰イオンなので、Z=1
③イオン強度の式に当てはめる
I＝1/2{[Ca(2+)]×Z(Ca(2+))²+[Cl(-)]×Z(Cl(-))²}
I=1/2{0.05×2²+0.1×1²}=
では、最後に最初に提示した課題を解いてみましょう。
0.01mol/LのNa₂SO₄水溶液のイオン強度を求めよ。
ステップを単純に追っていくと、上記のような画像となり、最初の問題を解くことができます。
以上です。誤りがあればコメント指摘していただけると幸いです。修正します。
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