Ionikonsentraatio

Ionikonsentraatio tarkoittaa liuoksessa olevien ionien määrää tilavuusyksikköä kohti. Yleisin mittayksikkö on molaarisuus (M), joka tarkoittaa molien määrää per litra liuosta. Puhutaan sekä yksittäisten ionien pitoisuuksista (c_i) että kokonaiskoncentratiosta, mutta ionien vuorovaikutukset vaikuttavat usein reaktioihin, minkä vuoksi käytetään myös aktiviteetteja (a_i) ja ionivahvuutta (I).

Ionivahvuus I kuvaa liuoksen sähköistä vaikutusta ottaen huomioon sekä konsentraatiot että varaukset. Se lasketaan I = 1/2 sum c_i z_i^2, missä z_i on ionin varaus ja c_i sen konsentraatio. Aktiviteetit a_i liittyvät ionien vuorovaikutukseen ja määritellään a_i = gamma_i c_i, jossa gamma_i on aktiivisuuskerroin. Suuremmilla pitoisuuksilla gamma_i poikkeaa usein yhdestä, joten pelkkä konsentraatio ei täysin selitä kemiallista käytöstä.

Mittausmenetelmät ionikonsentraation määrittämiseksi ovat moninaisia. Ionikromatografia (IC) mittaa useita intoja ioneita, ioniselective elektrodeja (ISE) soveltuvat erityisesti yksittäisille ioneille, ja conductometria sekä titraatio tarjoavat lisätyökaluja. Spektralliset menetelmät voivatkin tukea aktiivisuuksien arviontia.

Ionikonentraatiolla on keskeinen merkitys kemiallisissa reaktioissa, tasapainoissa, osmolariteetissa ja biologiassa. Esimerkiksi solu- ja veren nesteissä Na+, K+ ja Cl- -ionien tasapainot sekä ionivahvuus vaikuttavat sähköisiin signaaleihin, tilavuuteen ja aineiden kulkuun solujen läpi.