Forza ionica, coefficienti di attività e solubilità

1. Inserisci i dati dell'analisi dell'acqua

Utilizzare un punto o una virgola come separatore decimale; non utilizzare separatori delle migliaia. Per acque a bassa concentrazione di soluti, i ppm sono considerati approssimativamente equivalenti ai mg/L; ciò presuppone una densità prossima a 1 kg/L. g/m³ e mg/L sono equivalenti.

2. Leggi i risultati

I risultati della forza ionica e dei coefficienti di attività sono visualizzati con quattro cifre significative, mantenendo la piena precisione nei calcoli interni. Il coefficiente per gli ioni bivalenti viene copiato automaticamente nell'esempio seguente. La routine di calcolo della solubilità mantenuta riporta circa tre cifre significative.

Come funziona il calcolo

I = ½ Σ c_iz_i², dove c_i è la concentrazione molare in mol/L e z_i è il numero di carica dello ione. Ad esempio, per Ca²⁺ si ha z = +2, quindi z² = 4.

log₁₀ γ = −0,5 z² √I / (1 + √I), con γ = 10^{log₁₀ γ}.

Questa espressione semplificata di Debye–Hückel utilizza un coefficiente fisso di 0,5, che rappresenta approssimativamente l'acqua a una temperatura prossima a 25 °C. Si tratta di una stima per acque a bassa concentrazione di soluti, non dell'equazione completa di Davies né di un modello completo di speciazione. Assegna lo stesso coefficiente agli ioni con lo stesso valore assoluto della carica. La temperatura inserita di seguito non modifica questi coefficienti di attività.

Solo gli otto ioni elencati contribuiscono alla forza ionica calcolata. Anche le specie cariche non elencate, tra cui fluoruro, carbonato e specie cariche dei silicati, possono contribuire. Le sostanze disciolte neutre non contribuiscono direttamente. Le concentrazioni analitiche totali e le concentrazioni degli ioni liberi possono differire quando la complessazione o la speciazione acido-base sono significative.

3. Esempio semplificato di equilibrio del carbonato di calcio

Per CaCO₃(s) ⇌ Ca²⁺ + CO₃²⁻, il prodotto di solubilità è K_sp = a_Ca²⁺ × a_CO₃²⁻. Nell'approssimazione di concentrazioni uguali, c = √K_sp / γ, con le concentrazioni espresse rispetto allo stato standard di 1 mol/L.

In questo esempio la temperatura modifica la costante di solubilità, ma non aggiorna il modello di attività riportato sopra. Il risultato in mg/L è espresso come calcio (Ca), non come CaCO₃.