Question

Care este tăria ionică a unei soluții care conține 2,5∙10-2 M NaH2PO4 și 1,5∙10-2 M NaCl ? Comparați valoarea obținută cu tăria ionică a soluţiilor care conțin 2,5∙10-2 M NaH2PO4 și, respectiv, 1,5∙10-2 M NaCl.

Answer 1

Răspuns:  Un răspuns din Chimia Analitică.

Tăria ionică a unei soluții apoase de electroliți este un fel de mărime fizico-chimică, care apreciază interacțiunile dintre toți ionii existenți în soluție. Se notează cu I,sau cu niu. (Chimie Analitică). Atenție, el nu depinde de natura ionilor, de aceea nu am scris și reacțiile de hidroliză ale ionului amfoter H₂PO₄⁻; ionii de Na și Cl sunt inerți acido-bazici.

Tăria ionică, I, ajută la calcularea concentrației molare reale (efective) a soluției apoase de electroliți, numită și activitatea soluției, notate cu a.. Concentrația molară calculată a soluției nu este egală cu Activitatea soluției și la calcule precise de pH, sau alte cerințe, trebuie să se includă activitatea soluției.

Tăria ionică a unei soluții apoase de electroliți se calculează cu relația lui Lewis:

I= 1/2 ∑Ci.z²i,   suma are valori de la i=1 la n

unde:

I= tăria ionică

Ci=concentrația molară a ionilor din soluție (mol/L sau M)

zi= sarcina electrică a ionilor, la puterea 2.

Rezolvarea cerințelor:

1) Avem o soluție apoasă ce conține sărurile: NaH₂PO₄ și NaCl, în concentrații molare: 2,5.10⁻² M,pentru prima sare și 1,5.10⁻² M pentru NaCl

Tăria ionică a acestei soluții cu ambele săruri se calculează cu relația de mai sus, astfel:

I =1/2(CM Na⁺.z² Na + C M H₂PO₄⁻.z²HPO₄⁻ + C M Na⁺. z²Na⁺ + CM Cl⁻ .z²Cl⁻)

unde:

z= sarcinile electrice ale ionilor din relație/ le știm.

C M =concentrații molare ale ionilor, pe care le calculăm din reacția totală de disociere electrolitică a sărurilor, pentru un volum de soluție, Vs:

NaH₂PO₄ aq = Na⁺ aq+ H₂PO₄ aq

1mol.....................1mol.........1mol

⇒2,5.10⁻²mol sare..........2,5.10⁻²molNa⁺.....2,5.10⁻² mol H₂PO₄⁻

⇒ C M sare NaH₂PO₄ = C M ioni

NaCl aq  =   Na⁺aq  +  Cl⁻aq

1mol.............1mol...........1mol

⇒CM NaCl = C M ioni

2) introducem aceste valori în relația lui I și calculăm:

I = 1/2 ( 2,5.10⁻².(+1)² + 2,5.10²(-1)² + 1,5.10⁻²(+1)² + 1,5.10⁻² (-1)²)=

I=1/ 2. 10⁻² ( 2,5+2,5+1,5+1,5) =8.10⁻²/2= 4.10⁻²

I = 0,04

Cazul 2 avem numai soluție apoasă de NaHPO₄ și se cere tăria ionică a acesteia. Înțelegem, pe baza calculelor de mai sus, că ea va fi mai mică, fiindcă nu se adună concentrațiile molare ale ionilor cu cei de la NaCl.

I soluție NaH₂PO₄=1/2(CM Na⁺.z² Na + C M H₂PO₄⁻.z²HPO₄⁻)

I = 1/2(2,5.10⁻².(+1)² + 2,5.10²(-1)² ) = 2,5.10⁻²=0,025

R. 0,025

Cazul 3. avem numai soluție apoasă  de NaCl. La fel cu punctul 2 se calculează, tăria ionică:

I soluție NaCl =1/2 ( 1,5.10⁻².(+1)² + 1,5.10²(-1)² ) = 3.10⁻²/2= 1,5.10⁻²=0,015

R: 0,015

Concluzie:

I soluție amestec săruri(0,040) este mai mare decât I soluție NaH₂PO₄ (0,025) și este mai mare decât I soluție NaCl (0,015).

O explicație:

-in soluția cu mai multe săruri sunt mai multe interacțiuni între ioni, care modifică toate procesele termodinamice, ce caracterizează soluția.

Observație:

- nu am introdus concentrația ionilor din autoionizarea (disocierea) apei, de 10⁻⁷ M, fiindcă este prea mică față de valoarea concentrațiilor molare

CM .10⁻² M ale ionilor. Dacă era o soluție diluată ( CM mai mic decât 10⁻⁶) atunci se ține cont la adunare și de apă.

Explicație: