Força iónica, coeficientes de atividade e solubilidade

1. Introduza os dados da sua análise da água

Utilize um ponto ou uma vírgula como separador decimal; não utilize separadores de milhares. Para água com baixa concentração de solutos, considera-se que ppm equivale aproximadamente a mg/L; esta aproximação pressupõe uma densidade próxima de 1 kg/L. g/m³ e mg/L são equivalentes.

2. Consulte os resultados

Os resultados da força iónica e dos coeficientes de atividade são apresentados com quatro algarismos significativos, mantendo-se a precisão integral dos cálculos internos. O coeficiente dos iões divalentes é copiado automaticamente para o exemplo abaixo. A rotina de solubilidade mantida apresenta resultados com aproximadamente três algarismos significativos.

Como funciona o cálculo

I = ½ Σ c_iz_i², em que c_i é a concentração molar em mol/L e z_i é o número de carga do ião. Por exemplo, para Ca²⁺, z = +2, pelo que z² = 4.

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

Esta expressão simplificada de Debye–Hückel utiliza um coeficiente fixo de 0,5, que representa aproximadamente a água a uma temperatura próxima de 25 °C. Trata-se de uma estimativa para água com baixa concentração de solutos, não da equação completa de Davies nem de um modelo completo de especiação. Atribui o mesmo coeficiente a iões com o mesmo valor absoluto da carga. A temperatura introduzida abaixo não altera estes coeficientes de atividade.

Apenas os oito iões indicados contribuem para a força iónica calculada. As espécies carregadas não incluídas na lista, entre elas o fluoreto, o carbonato e as espécies de silicato carregadas, também podem contribuir. As substâncias dissolvidas neutras não contribuem diretamente. As concentrações totais determinadas analiticamente e as concentrações de iões livres podem diferir quando a complexação ou a especiação ácido–base é significativa.

3. Exemplo simplificado de equilíbrio do carbonato de cálcio

Para CaCO₃(s) ⇌ Ca²⁺ + CO₃²⁻, o produto de solubilidade é K_sp = a_Ca²⁺ × a_CO₃²⁻. Na aproximação de concentrações iguais, c = √K_sp / γ, com as concentrações expressas em relação ao estado padrão de 1 mol/L.

A temperatura altera a constante de solubilidade neste exemplo; não atualiza o modelo de atividade acima. O resultado em mg/L é expresso em cálcio (Ca), não em CaCO₃.