Kalkulačka ionickej sily pre chemické roztoky

Vypočítajte ionickú silu roztokov na základe koncentrácie iónov a náboja. Nevyhnutné pre aplikácie v chémii, biochemii a environmentálnych vedách.

Kalkulačka ionickej sily

Informácie o iónoch

Ión 1

Koncentrácia (mol/L)*

Nabitie*

Vzorec výpočtu

I = 0.5 × Σ(c_i × z_i²)

Kde I je ionická sila, c je koncentrácia každého iónu v mol/L a z je nabitie každého iónu.

Výsledok ionickej sily

0.0000 mol/L

Táto kalkulačka určuje ionickú silu roztoku na základe koncentrácie a náboja každého prítomného iónu. Ionická sila je mierou celkovej koncentrácie iónov v roztoku, pričom zohľadňuje ako koncentráciu, tak aj náboj.

📚

Dokumentácia

Kalkulačka Iónovej Sily

Úvod

Kalkulačka Iónovej Sily je mocný nástroj navrhnutý na presné určenie iónovej sily chemických roztokov na základe koncentrácie iónov a náboja. Iónová sila je kľúčový parameter v fyzikálnej chémii a biochemii, ktorý meria koncentráciu iónov v roztoku, pričom zohľadňuje ich koncentráciu a náboj. Táto kalkulačka poskytuje jednoduchý, ale efektívny spôsob výpočtu iónovej sily pre roztoky obsahujúce viacero iónov, čo ju robí neoceniteľnou pre výskumníkov, študentov a profesionálov pracujúcich s elektrolytickými roztokmi.

Iónová sila ovplyvňuje množstvo vlastností roztokov, vrátane aktivita koeficientov, rozpustnosti, rýchlosti reakcií a stability koloidných systémov. Presným výpočtom iónovej sily môžu vedci lepšie predpovedať a pochopiť chemické správanie v rôznych prostrediach, od biologických systémov po priemyselné procesy.

Čo je iónová sila?

Iónová sila (I) je mierou celkovej koncentrácie iónov v roztoku, pričom zohľadňuje ako koncentráciu každého iónu, tak aj jeho náboj. Na rozdiel od jednoduchého súčtu koncentrácií, iónová sila dáva väčšiu váhu iónom s vyššími nábojmi, odrážajúc ich silnejší vplyv na vlastnosti roztoku.

Tento koncept bol zavedený Gilbertom Newtonom Lewisom a Merle Randallom v roku 1921 ako súčasť ich práce o chemickej termodynamike. Odvtedy sa stal základným parametrom na pochopenie elektrolytických roztokov a ich vlastností.

Formula pre iónovú silu

Iónová sila roztoku sa vypočítava pomocou nasledujúcej vzorce:

$I = \frac{1}{2} \sum_{i=1}^{n} c_i z_i^2$

Kde:

$I$ je iónová sila (typicky v mol/L alebo mol/kg)
$c_i$ je molárna koncentrácia iónu $i$ (v mol/L)
$z_i$ je náboj iónu $i$ (bezrozmerný)
Suma sa berie nad všetkými iónmi prítomnými v roztoku

Faktor 1/2 vo vzorci zohľadňuje skutočnosť, že každý iónový interakcia je počítaná dvakrát pri súčte nad všetkými iónmi.

Matematické vysvetlenie

Vzorec pre iónovú silu dáva väčšiu váhu iónom s vyššími nábojmi, pretože obsahuje druhú mocninu ( $z_i^2$ ). To odráža fyzickú realitu, že multivalentné ióny (tie s nábojmi ±2, ±3 atď.) majú oveľa silnejší vplyv na vlastnosti roztoku ako monovalentné ióny (tie s nábojmi ±1).

Napríklad, vápnikový ión (Ca²⁺) s nábojom +2 prispieva štyrikrát viac k iónovej sile ako sodný ión (Na⁺) s nábojom +1 pri rovnakej koncentrácii, pretože 2² = 4.

Dôležité poznámky k vzorcu

Druhá mocnina náboja: Náboj je vo vzorci umocnený, takže záporné a kladné ióny s rovnakým absolútnym nábojom prispievajú rovnako k iónovej sile. Napríklad, Cl⁻ a Na⁺ prispievajú rovnakým spôsobom k iónovej sile pri rovnakých koncentráciách.
Jednotky: Iónová sila sa typicky vyjadruje v mol/L (molárne) pre roztoky alebo mol/kg (molálne) pre koncentrovanejšie roztoky, kde sa zmeny objemu stávajú významnými.
Neutrálne molekuly: Molekuly bez náboja (z = 0) neprispievajú k iónovej sile, pretože 0² = 0.

Ako používať kalkulačku iónovej sily

Naša kalkulačka poskytuje jednoduchý spôsob, ako určiť iónovú silu roztokov obsahujúcich viacero iónov. Tu je krok-za-krokom návod:

Zadajte informácie o ióne: Pre každý ión vo vašom roztoku zadajte:
- Koncentrácia: Molarna koncentrácia v mol/L
- Náboj: Iónový náboj (môže byť kladný alebo záporný)
Pridajte viacero iónov: Kliknite na tlačidlo "Pridať ďalší ión", aby ste zahrnuli ďalšie ióny do vášho výpočtu. Môžete pridať toľko iónov, koľko potrebujete na reprezentáciu vášho roztoku.
Odstrániť ióny: Ak potrebujete odstrániť ión, kliknite na ikonu koša vedľa iónu, ktorý chcete vymazať.
Zobraziť výsledky: Kalkulačka automaticky vypočíta iónovú silu, keď zadáte údaje, a zobrazí výsledok v mol/L.
Kopírovať výsledky: Použite tlačidlo na kopírovanie, aby ste ľahko preniesli vypočítanú iónovú silu do svojich poznámok alebo správ.

Príklad výpočtu

Vypočítajme iónovú silu roztoku obsahujúceho:

0.1 mol/L NaCl (ktorý sa disociuje na Na⁺ a Cl⁻)
0.05 mol/L CaCl₂ (ktorý sa disociuje na Ca²⁺ a 2Cl⁻)

Krok 1: Identifikujte všetky ióny a ich koncentrácie

Na⁺: 0.1 mol/L, náboj = +1
Cl⁻ z NaCl: 0.1 mol/L, náboj = -1
Ca²⁺: 0.05 mol/L, náboj = +2
Cl⁻ z CaCl₂: 0.1 mol/L, náboj = -1

Krok 2: Vypočítajte pomocou vzorca $I = \frac{1}{2} [(0.1 \times 1^2) + (0.1 \times (-1)^2) + (0.05 \times 2^2) + (0.1 \times (-1)^2)]$ $I = \frac{1}{2} [0.1 + 0.1 + 0.2 + 0.1]$ $I = \frac{1}{2} \times 0.5 = 0.25$ mol/L

Použitia pre výpočty iónovej sily

Výpočty iónovej sily sú nevyhnutné v mnohých vedeckých a priemyselných aplikáciách:

1. Biochemie a molekulárna biológia

Stabilita proteínov: Iónová sila ovplyvňuje skladanie, stabilitu a rozpustnosť proteínov. Mnohé proteíny majú optimálnu stabilitu pri špecifických iónových silách.
Kinetika enzýmov: Rýchlosti reakcií enzýmov sú ovplyvnené iónovou silou, ktorá ovplyvňuje viazanie substrátu a katalytickú aktivitu.
Interakcie DNA: Viazanie proteínov na DNA a stabilita DNA duplexov sú silne závislé od iónovej sily.
Príprava pufrov: Príprava pufrov so správnou iónovou silou je kľúčová pre udržanie konzistentných experimentálnych podmienok.

2. Analytická chémia

Elektrochemické merania: Iónová sila ovplyvňuje elektródové potenciály a musí byť kontrolovaná v potenciometrických a voltametrických analýzach.
Chromatografia: Iónová sila mobilnej fázy ovplyvňuje účinnosť separácie v iónovo-výmenných chromatografiách.
Spektroskopia: Niektoré spektroskopické techniky vyžadujú korekčné faktory založené na iónovej sile.

3. Environmentálna veda

Hodnotenie kvality vody: Iónová sila je dôležitým parametrom v prírodných vodných systémoch, ovplyvňujúc transport a biologickú dostupnosť znečisťujúcich látok.
Pôdne vedy: Kapacita iónovej výmeny a dostupnosť živín v pôdach závisia od iónovej sily pôdnych roztokov.
Úprava odpadových vôd: Procesy ako koagulácia a flokulácia sú ovplyvnené iónovou silou odpadových vôd.

4. Farmaceutické vedy

Formulácia liekov: Iónová sila ovplyvňuje rozpustnosť, stabilitu a biologickú dostupnosť liekov.
Kontrola kvality: Udržiavanie konzistentnej iónovej sily je dôležité pre reprodukovateľné testovanie farmaceutík.
Systémy dodávania liekov: Kinetika uvoľňovania liekov z rôznych dodávacích systémov môže byť ovplyvnená iónovou silou.

5. Priemyselné aplikácie

Úprava vody: Procesy ako reverzná osmóza a iónová výmena sú ovplyvnené iónovou silou vstupnej vody.
Spracovanie potravín: Iónová sila ovplyvňuje funkčnosť proteínov v potravinových systémoch, ovplyvňujúc textúru a stabilitu.
Spracovanie minerálov: Flotácia a iné separačné techniky v baníctve sú citlivé na iónovú silu.

Alternatívy k iónovej sile

Aj keď je iónová sila základným parametrom, existujú súvisiace koncepty, ktoré môžu byť v určitých kontextoch vhodnejšie:

1. Aktivita koeficientov

Aktivita koeficientov poskytujú priamyší mieru neideálneho správania v roztokoch. Súvisia s iónovou silou prostredníctvom rovníc ako Debye-Hückelova rovnica, ale poskytujú konkrétne informácie o správaní jednotlivých iónov, na rozdiel od celkových vlastností roztoku.

2. Celkové rozpuštěné pevné látky (TDS)

V environmentálnych a hodnotiacich aplikáciách TDS poskytuje jednoduchšiu mieru celkového obsahu iónov bez zohľadnenia rozdielov v náboji. Je jednoduchšie ho merať priamo, ale poskytuje menej teoretického pohľadu ako iónová sila.

3. Vodivosť

Elektrická vodivosť sa často používa ako proxy pre obsah iónov v roztokoch. Hoci je spojená s iónovou silou, vodivosť závisí aj od konkrétnych prítomných iónov a ich pohyblivosti.

4. Efektívna iónová sila

V zložitých roztokoch s vysokými koncentráciami alebo v prítomnosti iónových párov môže byť efektívna iónová sila (zohľadňujúca iónové asociácie) relevantnejšia než formálna iónová sila vypočítaná z celkových koncentrácií.

História konceptu iónovej sily

Koncept iónovej sily bol prvýkrát predstavený Gilbertom Newtonom Lewisom a Merle Randallom vo svojej prelomovej práci z roku 1921 a následnej učebnici "Termodynamika a voľná energia chemických látok" (1923). Vyvinuli tento koncept, aby pomohli vysvetliť správanie elektrolytických roztokov, ktoré sa odchyľovali od ideálneho správania.

Kľúčové vývojové udalosti v teórii iónovej sily:

1923: Lewis a Randall formulovali koncept iónovej sily na riešenie neideálneho správania elektrolytických roztokov.
1923-1925: Peter Debye a Erich Hückel vyvinuli svoju teóriu elektrolytických roztokov, ktorá používala iónovú silu ako kľúčový parameter pri výpočte aktivita koeficientov. Debye-Hückelova rovnica spája aktivita koeficienty s iónovou silou a zostáva základom v chémii roztokov.
1930-1940: Rozšírenia Debye-Hückelovej teórie vedcami ako Güntelberg, Davies a Guggenheim zlepšili predpovede pre roztoky s vyššími iónovými silami.
1950-ty: Vývoj teórií interakcie špecifických iónov (SIT) vedcami ako Brønsted, Guggenheim a Scatchard poskytol lepšie modely pre koncentrované roztoky.
1970-ty-1980: Kenneth Pitzer vyvinul komplexnú sadu rovníc na výpočet aktivita koeficientov v roztokoch s vysokou iónovou silou, čím rozšíril praktický rozsah výpočtov iónovej sily.
Moderná éra: Výpočtové metódy vrátane simulácií molekulárneho dynamiky teraz umožňujú podrobné modelovanie interakcií iónov v zložitých roztokoch, doplňujúc prístup iónovej sily.

Koncept iónovej sily prežil skúšku času a zostáva základným kameňom fyzikálnej chémie a termodynamiky roztokov. Jeho praktická užitočnosť pri predpovedaní a pochopení správania roztokov zabezpečuje jeho pokračujúcu relevanciu v modernej vede a technológii.

Kódové príklady na výpočet iónovej sily

Tu sú príklady v rôznych programovacích jazykoch, ktoré ukazujú, ako vypočítať iónovú silu:

1def calculate_ionic_strength(ions):
2    """
3    Vypočítajte iónovú silu roztoku.
4    
5    Parametre:
6    ions -- zoznam slovníkov s kľúčmi 'koncentrácia' (mol/L) a 'náboj'
7    
8    Návrat:
9    Iónová sila v mol/L
10    """
11    sum_c_z_squared = 0
12    for ion in ions:
13        concentration = ion['koncentrácia']
14        charge = ion['náboj']
15        sum_c_z_squared += concentration * (charge ** 2)
16    
17    return 0.5 * sum_c_z_squared
18
19# Príklad použitia
20solution = [
21    {'koncentrácia': 0.1, 'náboj': 1},    # Na+
22    {'koncentrácia': 0.1, 'náboj': -1},   # Cl-
23    {'koncentrácia': 0.05, 'náboj': 2},   # Ca2+
24    {'koncentrácia': 0.1, 'náboj': -1}    # Cl- z CaCl2
25]
26
27ionic_strength = calculate_ionic_strength(solution)
28print(f"Iónová sila: {ionic_strength:.4f} mol/L")  # Výstup: 0.2500 mol/L
29

1function calculateIonicStrength(ions) {
2  // Vypočítajte iónovú silu z poľa objektov iónov
3  // Každý objekt iónu by mal mať vlastnosti koncentrácia (mol/L) a náboj
4  let sumCZSquared = 0;
5  
6  ions.forEach(ion => {
7    sumCZSquared += ion.koncentrácia * Math.pow(ion.náboj, 2);
8  });
9  
10  return 0.5 * sumCZSquared;
11}
12
13// Príklad použitia
14const solution = [
15  { koncentrácia: 0.1, náboj: 1 },    // Na+
16  { koncentrácia: 0.1, náboj: -1 },   // Cl-
17  { koncentrácia: 0.05, náboj: 2 },   // Ca2+
18  { koncentrácia: 0.1, náboj: -1 }    // Cl- z CaCl2
19];
20
21const ionicStrength = calculateIonicStrength(solution);
22console.log(`Iónová sila: ${ionicStrength.toFixed(4)} mol/L`);  // Výstup: 0.2500 mol/L
23

1import java.util.List;
2import java.util.Map;
3import java.util.HashMap;
4import java.util.ArrayList;
5
6public class IonicStrengthCalculator {
7    
8    public static double calculateIonicStrength(List<Ion> ions) {
9        double sumCZSquared = 0.0;
10        
11        for (Ion ion : ions) {
12            sumCZSquared += ion.getConcentration() * Math.pow(ion.getCharge(), 2);
13        }
14        
15        return 0.5 * sumCZSquared;
16    }
17    
18    public static void main(String[] args) {
19        List<Ion> solution = new ArrayList<>();
20        solution.add(new Ion(0.1, 1));    // Na+
21        solution.add(new Ion(0.1, -1));   // Cl-
22        solution.add(new Ion(0.05, 2));   // Ca2+
23        solution.add(new Ion(0.1, -1));   // Cl- z CaCl2
24        
25        double ionicStrength = calculateIonicStrength(solution);
26        System.out.printf("Iónová sila: %.4f mol/L\n", ionicStrength);  // Výstup: 0.2500 mol/L
27    }
28    
29    static class Ion {
30        private double concentration;  // mol/L
31        private int charge;
32        
33        public Ion(double concentration, int charge) {
34            this.concentration = concentration;
35            this.charge = charge;
36        }
37        
38        public double getConcentration() {
39            return concentration;
40        }
41        
42        public int getCharge() {
43            return charge;
44        }
45    }
46}
47

1' Excel VBA funkcia na výpočet iónovej sily
2Function IonicStrength(concentrations As Range, charges As Range) As Double
3    Dim i As Integer
4    Dim sumCZSquared As Double
5    
6    sumCZSquared = 0
7    
8    For i = 1 To concentrations.Cells.Count
9        sumCZSquared = sumCZSquared + concentrations.Cells(i).Value * charges.Cells(i).Value ^ 2
10    Next i
11    
12    IonicStrength = 0.5 * sumCZSquared
13End Function
14
15' Použitie v Excel bunke:
16' =IonicStrength(A1:A4, B1:B4)
17' Kde A1:A4 obsahujú koncentrácie a B1:B4 obsahujú náboje
18

1function I = calculateIonicStrength(concentrations, charges)
2    % Vypočítajte iónovú silu z koncentrácií iónov a nábojov
3    %
4    % Parametre:
5    % concentrations - vektor koncentrácií iónov v mol/L
6    % charges - vektor nábojov iónov
7    %
8    % Návrat:
9    % I - iónová sila v mol/L
10    
11    sumCZSquared = sum(concentrations .* charges.^2);
12    I = 0.5 * sumCZSquared;
13end
14
15% Príklad použitia
16concentrations = [0.1, 0.1, 0.05, 0.1];  % mol/L
17charges = [1, -1, 2, -1];                % Na+, Cl-, Ca2+, Cl-
18I = calculateIonicStrength(concentrations, charges);
19fprintf('Iónová sila: %.4f mol/L\n', I);  % Výstup: 0.2500 mol/L
20

1using System;
2using System.Collections.Generic;
3using System.Linq;
4
5public class IonicStrengthCalculator
6{
7    public static double CalculateIonicStrength(List<Ion> ions)
8    {
9        double sumCZSquared = ions.Sum(ion => ion.Concentration * Math.Pow(ion.Charge, 2));
10        return 0.5 * sumCZSquared;
11    }
12    
13    public class Ion
14    {
15        public double Concentration { get; set; }  // mol/L
16        public int Charge { get; set; }
17        
18        public Ion(double concentration, int charge)
19        {
20            Concentration = concentration;
21            Charge = charge;
22        }
23    }
24    
25    public static void Main()
26    {
27        var solution = new List<Ion>
28        {
29            new Ion(0.1, 1),    // Na+
30            new Ion(0.1, -1),   // Cl-
31            new Ion(0.05, 2),   // Ca2+
32            new Ion(0.1, -1)    // Cl- z CaCl2
33        };
34        
35        double ionicStrength = CalculateIonicStrength(solution);
36        Console.WriteLine($"Iónová sila: {ionicStrength:F4} mol/L");  // Výstup: 0.2500 mol/L
37    }
38}
39

Numerické príklady

Tu sú niektoré praktické príklady výpočtov iónovej sily pre bežné roztoky:

Príklad 1: Roztok chloridu sodného (NaCl)

Koncentrácia: 0.1 mol/L
Ióny: Na⁺ (0.1 mol/L, náboj +1) a Cl⁻ (0.1 mol/L, náboj -1)
Výpočet: I = 0.5 × [(0.1 × 1²) + (0.1 × (-1)²)] = 0.5 × (0.1 + 0.1) = 0.1 mol/L

Príklad 2: Roztok chloridu vápenatého (CaCl₂)

Koncentrácia: 0.1 mol/L
Ióny: Ca²⁺ (0.1 mol/L, náboj +2) a Cl⁻ (0.2 mol/L, náboj -1)
Výpočet: I = 0.5 × [(0.1 × 2²) + (0.2 × (-1)²)] = 0.5 × (0.4 + 0.2) = 0.3 mol/L

Príklad 3: Zmiešaný elektrolytický roztok

0.05 mol/L NaCl a 0.02 mol/L MgSO₄
Ióny:
- Na⁺ (0.05 mol/L, náboj +1)
- Cl⁻ (0.05 mol/L, náboj -1)
- Mg²⁺ (0.02 mol/L, náboj +2)
- SO₄²⁻ (0.02 mol/L, náboj -2)
Výpočet: I = 0.5 × [(0.05 × 1²) + (0.05 × (-1)²) + (0.02 × 2²) + (0.02 × (-2)²)]
I = 0.5 × (0.05 + 0.05 + 0.08 + 0.08) = 0.5 × 0.26 = 0.13 mol/L

Príklad 4: Síran hlinitý (Al₂(SO₄)₃) roztok

Koncentrácia: 0.01 mol/L
Ióny: Al³⁺ (0.02 mol/L, náboj +3) a SO₄²⁻ (0.03 mol/L, náboj -2)
Výpočet: I = 0.5 × [(0.02 × 3²) + (0.03 × (-2)²)] = 0.5 × (0.18 + 0.12) = 0.15 mol/L

Príklad 5: Pufrovací roztok fosfátu

0.05 mol/L Na₂HPO₄ a 0.05 mol/L NaH₂PO₄
Ióny:
- Na⁺ z Na₂HPO₄ (0.1 mol/L, náboj +1)
- HPO₄²⁻ (0.05 mol/L, náboj -2)
- Na⁺ z NaH₂PO₄ (0.05 mol/L, náboj +1)
- H₂PO₄⁻ (0.05 mol/L, náboj -1)
Výpočet: I = 0.5 × [(0.15 × 1²) + (0.05 × (-2)²) + (0.05 × (-1)²)]
I = 0.5 × (0.15 + 0.2 + 0.05) = 0.5 × 0.4 = 0.2 mol/L

Často kladené otázky

Čo je iónová sila a prečo je dôležitá?

Iónová sila je mierou celkovej koncentrácie iónov v roztoku, pričom zohľadňuje ako koncentráciu, tak aj náboj každého iónu. Vypočítava sa ako I = 0.5 × Σ(c_i × z_i²). Iónová sila je dôležitá, pretože ovplyvňuje mnoho vlastností roztokov, vrátane aktivita koeficientov, rozpustnosti, rýchlosti reakcií a stability koloidných systémov. V biochemii ovplyvňuje stabilitu proteínov, aktivitu enzýmov a interakcie DNA.

Ako sa iónová sila líši od molarity?

Molarita jednoducho meria koncentráciu látky v mólach na liter roztoku. Iónová sila však zohľadňuje ako koncentráciu, tak aj náboj iónov. Náboj je vo vzorci iónovej sily umocnený, čo dáva väčšiu váhu iónom s vyššími nábojmi. Napríklad, roztok 0.1 M CaCl₂ má molaritu 0.1 M, ale iónovú silu 0.3 M kvôli prítomnosti jedného Ca²⁺ iónu a dvoch Cl⁻ iónov na jednu formulu.

Mení sa iónová sila s pH?

Áno, iónová sila sa môže meniť s pH, najmä v roztokoch obsahujúcich slabé kyseliny alebo bázy. Keď sa pH mení, rovnováha medzi protonovanými a deprotonovanými formami sa posúva, čo môže zmeniť náboje druhov v roztoku. Napríklad, v pufri fosfátu sa pomer H₂PO₄⁻ a HPO₄²⁻ mení s pH, čo ovplyvňuje celkovú iónovú silu.

Ako ovplyvňuje teplota iónovú silu?

Teplota sama o sebe priamo nemení výpočet iónovej sily. Avšak, teplota môže ovplyvniť disociáciu elektrolytov, rozpustnosť a párovanie iónov, čo nepriamo ovplyvňuje efektívnu iónovú silu. Okrem toho, pre veľmi presnú prácu môžu byť potrebné korekcie teploty pre jednotky koncentrácie (napr. konverzia medzi molaritou a molalitou).

Môže byť iónová sila záporná?

Nie, iónová sila nemôže byť záporná. Keďže vzorec obsahuje umocnenie náboja každého iónu (z_i²), všetky členy v súčte sú kladné, bez ohľadu na to, či sú ióny kladné alebo záporné. Násobenie 0.5 tiež nemení znamienko.

Ako vypočítam iónovú silu pre zmes elektrolytov?

Na výpočet iónovej sily zmesi identifikujte všetky prítomné ióny, určte ich koncentrácie a náboje a použite štandardný vzorec I = 0.5 × Σ(c_i × z_i²). Nezabudnite zohľadniť stochiometriu disociácie. Napríklad, 0.1 M CaCl₂ produkuje 0.1 M Ca²⁺ a 0.2 M Cl⁻.

Aký je rozdiel medzi formálnou a efektívnou iónovou silou?

Formálna iónová sila sa vypočítava za predpokladu úplnej disociácie všetkých elektrolytov. Efektívna iónová sila zohľadňuje neúplnú disociáciu, párovanie iónov a iné neideálne správanie v reálnych roztokoch. V riedkych roztokoch sú tieto hodnoty podobné, ale môžu sa výrazne líšiť v koncentrovaných roztokoch alebo pri určitých elektrolytoch.

Ako iónová sila ovplyvňuje stabilitu proteínov?

Iónová sila ovplyvňuje stabilitu proteínov niekoľkými mechanizmami:

Screening elektrostatických interakcií medzi nabitými aminokyselinami
Ovplyvňovanie hydrofóbnych interakcií
Modifikácia vodíkovej väzby
Úprava štruktúry vody okolo proteínu

Väčšina proteínov má optimálny rozsah iónovej sily pre stabilitu. Príliš nízka iónová sila nemusí dostatočne screeningovať odpudivé náboje, zatiaľ čo príliš vysoká iónová sila môže podporovať agregáciu alebo denaturáciu.

Aké jednotky sa používajú pre iónovú silu?

Iónová sila sa typicky vyjadruje v mólach na liter (mol/L alebo M) pri výpočte pomocou molárnych koncentrácií. V niektorých kontextoch, najmä pre koncentrované roztoky, sa môže vyjadrovať v mólach na kilogram rozpúšťadla (mol/kg alebo m) pri výpočte pomocou molálnych koncentrácií.

Ako presná je kalkulačka iónovej sily pre koncentrované roztoky?

Jednoduchý vzorec iónovej sily (I = 0.5 × Σ(c_i × z_i²)) je najpresnejší pre riedke roztoky (typicky pod 0.01 M). Pre koncentrovanejšie roztoky kalkulačka poskytuje odhad formálnej iónovej sily, ale nezohľadňuje neideálne správanie ako neúplnú disociáciu a párovanie iónov. Pre veľmi koncentrované roztoky alebo presnú prácu s koncentrovanými elektrolytmi môžu byť potrebné komplexnejšie modely ako Pitzerove rovnice.

Odkazy

Lewis, G.N. a Randall, M. (1923). Termodynamika a voľná energia chemických látok. McGraw-Hill.
Debye, P. a Hückel, E. (1923). "Zur Theorie der Elektrolyte". Physikalische Zeitschrift. 24: 185–206.
Pitzer, K.S. (1991). Aktivita koeficienty v elektrolytických roztokoch (2. vydanie). CRC Press.
Harris, D.C. (2010). Kvantitatívna chemická analýza (8. vydanie). W.H. Freeman a Company.
Stumm, W. a Morgan, J.J. (1996). Vodná chémia: Chemické rovnováhy a rýchlosti v prírodných vodách (3. vydanie). Wiley-Interscience.
Atkins, P. a de Paula, J. (2014). Atkinsova fyzikálna chémia (10. vydanie). Oxford University Press.
Burgess, J. (1999). Ióny v roztoku: Základné princípy chemických interakcií (2. vydanie). Horwood Publishing.
"Iónová sila." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Ionic_strength. Prístup 2. augusta 2024.
Bockris, J.O'M. a Reddy, A.K.N. (1998). Moderná elektrochemie (2. vydanie). Plenum Press.
Lide, D.R. (Ed.) (2005). CRC Príručka chémie a fyziky (86. vydanie). CRC Press.

Návrh meta popisu: Presne vypočítajte iónovú silu s našou bezplatnou online kalkulačkou. Zistite, ako koncentrácia a náboj ovplyvňujú vlastnosti roztokov v chémii a biochemii.

💬

Spätná väzba

💬

Kliknite na spätnú väzbu toastu, aby ste začali poskytovať spätnú väzbu o tomto nástroji

🔗

Súvisiace nástroje

Objavte ďalšie nástroje, ktoré by mohli byť užitočné pre vašu pracovnú postupnosť

Kalkulačka vodného potenciálu: Analýza potenciálu rozpuštených látok a tlakového potenciálu

Vyskúšajte tento nástroj

Kalkulačka koncentrácie roztokov pre chemické aplikácie

Vyskúšajte tento nástroj

Kalkulačka molality: Nástroj na výpočet koncentrácie roztoku

Vyskúšajte tento nástroj

Kalkulačka tvrdosti vody: Meranie hladín vápnika a horčíka

Vyskúšajte tento nástroj

Bezplatný kalkulátor Nernstovej rovnice - Vypočítajte membránový potenciál

Vyskúšajte tento nástroj

Kalkulátor hmotnosti prvkov: Zistite atómové hmotnosti prvkov

Vyskúšajte tento nástroj

Kalkulačka ionickej sily pre chemické roztoky

Kalkulačka ionickej sily

Informácie o iónoch

Ión 1

Vzorec výpočtu

Výsledok ionickej sily

Dokumentácia

Kalkulačka Iónovej Sily

Úvod

Čo je iónová sila?

Formula pre iónovú silu

Matematické vysvetlenie

Dôležité poznámky k vzorcu

Ako používať kalkulačku iónovej sily

Príklad výpočtu

Použitia pre výpočty iónovej sily

1. Biochemie a molekulárna biológia

2. Analytická chémia

3. Environmentálna veda

4. Farmaceutické vedy

5. Priemyselné aplikácie

Alternatívy k iónovej sile

1. Aktivita koeficientov

2. Celkové rozpuštěné pevné látky (TDS)

3. Vodivosť

4. Efektívna iónová sila

História konceptu iónovej sily

Kľúčové vývojové udalosti v teórii iónovej sily:

Kódové príklady na výpočet iónovej sily

Numerické príklady

Príklad 1: Roztok chloridu sodného (NaCl)

Príklad 2: Roztok chloridu vápenatého (CaCl₂)

Príklad 3: Zmiešaný elektrolytický roztok

Príklad 4: Síran hlinitý (Al₂(SO₄)₃) roztok

Príklad 5: Pufrovací roztok fosfátu

Často kladené otázky

Čo je iónová sila a prečo je dôležitá?

Ako sa iónová sila líši od molarity?

Mení sa iónová sila s pH?

Ako ovplyvňuje teplota iónovú silu?

Môže byť iónová sila záporná?

Ako vypočítam iónovú silu pre zmes elektrolytov?

Aký je rozdiel medzi formálnou a efektívnou iónovou silou?

Ako iónová sila ovplyvňuje stabilitu proteínov?

Aké jednotky sa používajú pre iónovú silu?

Ako presná je kalkulačka iónovej sily pre koncentrované roztoky?

Odkazy

Spätná väzba

Súvisiace nástroje

Kalkulačka elektrolyzér: Hmotnostné usadenie pomocou Faradayovho zákona

Kalkulačka elektronegativity: Hodnoty prvkov na Paulingovej škále

Kalkulačka molarity: Nástroj na koncentráciu roztokov

Kalkulačka titrácie: Presne určte koncentráciu analyzátu

Kalkulačka vodného potenciálu: Analýza potenciálu rozpuštených látok a tlakového potenciálu

Kalkulačka koncentrácie roztokov pre chemické aplikácie

Kalkulačka molality: Nástroj na výpočet koncentrácie roztoku

Kalkulačka tvrdosti vody: Meranie hladín vápnika a horčíka

Bezplatný kalkulátor Nernstovej rovnice - Vypočítajte membránový potenciál

Kalkulátor hmotnosti prvkov: Zistite atómové hmotnosti prvkov