Força iônica: diferenças entre revisões

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A '''força iônica''' de uma solução é uma medida de sua concentração de íons .<ref>G. N. Lewis, M. Randall, ''J. Am. Chem. Soc.'', 43, '''1921''', 1112.</ref><ref>S. Glasstone, ''An Introduction To Electrochemistry'', '''2007''', 140.</ref>. Os [[compostos químicos|compostos]] [[iônico]]s, quando dissolvidos na água, dissociam-se em [[íon]]s. A concentração total de [[eletrólito]]s em solução afeta propriedades importantes, tais como a dissociação e a solubilidade de vários [[sal|sais]]. Uma das principais características determinadas pelos íons dissolvidos em uma solução é a sua força iônica.
 
== Quantificação da força iônica ==
A '''força iônica''', ''I'', de uma solução é função da [[concentração]] de ''todos'' os íons presentes naquela [[solução]].
 
<math> I = \begin{matrix}\frac{1}{2}\end{matrix}\sum_{{\rm i}}=1}^{n} c_{\rm i}z_{\rm i}^{2} </math>
 
onde ''c''<sub>i</sub> é a [[molaridade|concentração molar]] do íon i(mol·dm<sup>-3−3</sup>), ''z''<sub>i</sub> é o número de [[Carga elétrica|carga]] daquele íon, sendo a soma considerada a de todos os íons na solução. Para um [[eletrólito]] 1:1 como o [[cloreto de sódio]], a força iônica é igual à concentração. Para o [[Sulfato de magnésio|MgSO<sub>4</sub>]], entretanto, a força iônica é quatro vezes maior. De um modo geral, os íons [[Valência (química)|multivalentes]] contribuem fortemente para o aumento da força iônica.
 
Por exemplo, a força iônica de uma solução mista de 0,050&nbsp;mol dm<sup>-3−3</sup> de Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> e 0,020&nbsp;mol dm<sup>-3−3</sup> de NaCl é: <blockquote>
''I'' = 1/2((2 &times; (+1)<sup>2</sup> &times; 0,050) + (+1)<sup>2</sup> &times; 0,020 + (&minus;2)<sup>2</sup> &times; 0.050 + (&minus;1)<sup>2</sup> &times; 0,020) = 0,17&nbsp;mol·dm<sup>-3</sup>
</blockquote>
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Como nas soluções não-ideais on volumes não se comportam de maneira rigorosamente aditiva, é frequentemente preferível trabalhar com a [[molalidade]] (mol/kg{H<sub>2</sub>O}) ao invés da molaridade (mol/L). Neste caso, a força iônica é definida como:
 
<math> I = \begin{matrix}\frac{1}{2}\end{matrix}\sum_{{\rm i}}=1}^{n} m_{\rm i}z_{\rm i}^{2} </math>
 
i = elemento individual
z = carga do elemento
 
== Exemplos ==
Nos íons com carga unitária formados por [[eletrólito]]s completamente [[dissociação|dissociados]] a força iônica tem o mesmo valor da concentração. Numa solução de [[cloreto de sódio]] com <math>c</math>(NaCl) = 0,001 &nbsp;mol/l a concentração dos íons Na<sup>+</sup> e Cl<sup>-</sup> é igualmente 0,001 &nbsp;mol/l. A força iônica devida a <math>z</math>(Na<sup>+</sup>) = 1 e <math>z</math>(Cl<sup>-</sup>) = -1:
 
<math>
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</math>
 
== Importância ==
A força iônica tem um papel central na [[Equação de Debye-Hückel|teoria de Debye–Hückel]], que descreve os fortes desvios da idealidade tipicamente encontrados nas soluções iônicas.
De acordo com esta teoria o [[coeficiente de atividade]] em soluções diluídas depende da raiz do valor da força iônica, fornecendo, por exemplo, numa solução aquosa diluída a 25 °C a seguinte fórmula para estimar o coeficiente de atividade médio <math>\gamma</math> a partir da força iônica:
 
<math>\lg \gamma = -A\, z^+\, z^-\, \sqrt{I}</math>,
 
onde
 
<math>A = 0{,}5099 \cdot \mathrm{dm^{\frac{3}{2}} mol^{-\frac{1}{2}}}</math>.
 
Durante as [[titulação|titulações]], são utilizados meios de alta força iônica para a [[Constante de equilíbrio|determinação de constantes de equilíbrio]], com a finalidade de minimizar a alteração no coeficiente de atividade dos solutos a baixas concentrações. A água procedente de fontes naturais, têm sempre um valor de força iônica diferente de zero, devido à presença de sais dissolvidos.
 
== {{Ver também}} ==
* [[Atividade (química)]]
* [[Coeficiente de atividade]]
 
== {{Ligações Externasexternas}} ==
* [{{Link||2=http://www.bookrags.com/research/ionic-strength-woc/ |3=Força iônica]}}
* [{{Link||2=http://www.chembuddy.com/?left=pH-calculation&right=ionic-strength-activity-coefficients |3=Cálculo do pH — força iônica e coeficiente de atividade]}}
 
== Referências ==
{{refs}}
 
== Leitura adicional ==
* {{Cite journal
| last1 = Debye
| first1 = P.
Linha 80:
| pages = 185–206, 305–325
}}
* {{Cite book
| last = Skoog
| first = D.A.
Linha 90:
}}
 
{{Portal3|Química}}
 
{{DEFAULTSORT:Forca Ionica}}
[[Categoria:Grandezas físicas]]
[[CategoryCategoria:Química analítica]]
[[CategoryCategoria:Química de coloides]]
[[CategoryCategoria:Eletroquímica]]
 
[[ca:Força iònica]]