الجهد الأيوني

الجهد الأيوني هو نسبة الشحنة الكهربائية ( z ) إلى نصف قطر ( r ) الأيون . ^{[ 1 ]}

$${\displaystyle {\text{الجهد الأيوني}}={\frac {\text{الشحنة الكهربائية}}{\text{نصف القطر الأيوني}}}={\frac {z}{r}}}$$

وبالتالي، فإن هذه النسبة هي مقياس لكثافة الشحنة على سطح الأيون؛ وعادةً ما تكون الرابطة التي يشكلها الأيون مع الأيونات ذات الشحنة المعاكسة أقوى كلما زادت كثافة الشحنة. ^{[ 2 ]}

يعطي الجهد الأيوني مؤشراً على مدى قوة أو ضعف انجذاب الأيون كهربائياً بواسطة أيونات ذات شحنة معاكسة؛ وإلى أي مدى سيتنافر الأيون مع أيونات ذات نفس الشحنة.

اكتشف فيكتور موريتز غولدشميت ، أبو الجيوكيمياء الحديثة ، أن سلوك عنصر ما في بيئته يمكن التنبؤ به من خلال جهده الأيوني، وقد أوضح ذلك برسم بياني (رسم بياني لنصف ^القطر الأيوني كدالة للشحنة الأيونية). ^{[ 3 ]} على سبيل المثال، تعتمد ذوبانية الحديد المذاب بشكل كبير على حالة الأكسدة والاختزال الخاصة به. Fe²⁺بجهد أيوني أقل من Fe ³⁺وهو أكثر قابلية للذوبان لأنه يمارس قوة تفاعل أضعف مع OH ⁻يوجد أيون الحديد الثنائي (Fe(II)) في الماء، ويُظهر ميلاً أقل وضوحاً للتحلل المائي والترسيب . في ظل ظروف الاختزال، يمكن أن يتواجد الحديد الثنائي بتركيز عالٍ نسبياً في الماء الخالي من الأكسجين ، على غرار ما يُلاحظ مع أنواع ثنائية التكافؤ أخرى مثل الكالسيوم ( Ca2 ^+).و Mg ²⁺ومع ذلك، بمجرد ضخ المياه الجوفية الخالية من الأكسجين من بئر عميقة وتصريفها إلى السطح، فإنها تتلامس مع الأكسجين الجوي. ثم Fe ²⁺يتأكسد بسهولة إلى Fe ³⁺وهذا الأخير يتحلل مائياً ويترسب بسرعة بسبب انخفاض قابليته للذوبان نتيجة لارتفاع نسبة z/r.

كما أوضح ميلوت (1970) أهمية الجهد الأيوني للكاتيونات لتفسير الذوبانية العالية أو المنخفضة للمعادن والسلوك التمددي (الانتفاخ/الانكماش) ​​للمواد الطينية . ^{[ 4 ]}

الجهد الأيوني للأيونات الموجبة المختلفة ( Na ⁺⁾، ك ⁺، Mg ²⁺و Ca ²⁺تساهم العناصر الموجودة في الطبقات البينية للمعادن الطينية أيضًا في تفسير خصائص انتفاخها/انكماشها. ^{[ 5 ]} وتُعد الكاتيونات الأكثر ترطيبًا، مثل Na ^{+، من العوامل المساهمة في ذلك.}و Mg ²⁺تُعدّ هذه العناصر مسؤولة عن انتفاخ السميكتايت ، بينما تُعدّ أيونات البوتاسيوم الأقل ترطيبًا مسؤولة عن ^ذلك.و Ca ²⁺يؤدي ذلك إلى انهيار الطبقة البينية. في الإيليت ، تنهار الطبقة البينية تمامًا بسبب وجود أيونات البوتاسيوم (K ^{+) قليلة التميه.}.

يُعد الجهد الأيوني أيضًا مقياسًا لقدرة الكاتيون على الاستقطاب .

يمكن استخدام الجهد الأيوني كمعيار عام لاختيار المواد الماصة الفعالة للعناصر السامة . ^{[ 6 ]}

• طاقة التأين
• أيونات المعادن في المحلول المائي
• الشحنة السطحية