Ionenkonzentration

Ionenkonzentration bezeichnet die Menge gelöster Ionen in einer Lösung pro Volumen. In der Praxis wird sie meist als Mol pro Liter angegeben (Mol/L oder M). Die Konzentration bezieht sich auf einzelne Ionenarten (zum Beispiel Na+, Cl−) oder auf die Gesamtheit der gelösten Ionen.

In idealen Lösungen verhalten sich Ionen gemäß der Stöchiometrie; reale Lösungen zeigen jedoch Abweichungen, die durch Aktivität a_i = γ_i [i] beschrieben werden. Der Aktivitätskoeffizient γ_i berücksichtigt Wechselwirkungen zwischen Ionen. Die Ionenstärke I fasst diese Wechselwirkungen zusammen und wird definiert als I = 1/2 ∑ c_i z_i^2.

Messmethoden zur Bestimmung der Ionenkonzentration umfassen die Leitfähigkeitsmessung, Ionenselektive Elektroden, Titrationen sowie spektroskopische Verfahren. Spezifische Ionen lassen sich mit Methoden wie Flammenphotometrie oder induktiv gekoppelter Plasmamassenspektrometrie (ICP-OES) quantifizieren.

Wichtige Einflussfaktoren sind Temperatur, Verdünnung, pH und der Gesamtgehalt anderer gelöster Ionen, da sie γ_i und damit a_i beeinflussen. In biologischen Systemen, Umweltchemie und Technik spielt die Kenntnis der Ionenkonzentration eine zentrale Rolle für Osmose, Pufferkapazität, Reaktionskinetik und elektrochemische Anwendungen.

Beispiele: Im Meerwasser liegt die Gesamtkonzentration gelöster Ionen bei etwa 0,6 mol/L, überwiegend als Na+, Cl−, Mg2+ und SO4^2−. In biologischen Systemen bestimmen Na+, K+, Ca2+ und Cl− zahlreiche Prozesse in Zellen. Die Ionenkonzentration ist zudem entscheidend für Wasseraufbereitung, Batterien und Sensorik.

---