离子强度的定义与公式
离子强度是衡量溶液中离子电荷所产生电场强度的物理量，它反映了溶液中所有离子的总浓度及其所带电荷的综合影响。其计算公式为：I = 1/2 Σ (c_i * z_i^2)。其中，I代表离子强度（单位通常为mol/L），c_i是溶液中第i种离子的摩尔浓度，z_i是该离子的电荷数（如Na⁺为+1，SO₄²⁻为-2），Σ表示对所有离子种类求和。公式中的1/2因子是为了避免在计算时，将正负离子对电场强度的贡献重复计算。
公式的应用与意义
离子强度公式在化学和生物化学中至关重要。它直接影响了溶液中离子的活度系数，即离子的“有效浓度”。根据德拜-休克尔理论，溶液的离子强度越大，离子间的静电相互作用就越强，离子的活度系数则越小。这意味着在高离子强度下，许多基于浓度的计算（如平衡常数、溶解度和反应速率）需要进行修正。例如，在生理盐水或缓冲溶液中，离子强度是维持蛋白质稳定性和酶活性的关键参数。
计算时需注意，公式中的浓度c_i通常使用摩尔浓度，并且离子强度是一个标量，与离子种类无关，仅取决于其浓度和电荷数。例如，对于0.1 mol/L的NaCl溶液，其离子强度I = 1/2 * (0.1*1² + 0.1*1²) = 0.1 mol/L。而对于0.1 mol/L的Na₂SO₄溶液，I = 1/2 * (0.2*1² + 0.1*2²) = 0.3 mol/L，可见多价离子对离子强度的贡献显著增大。