Ionipitoisuudesta

Ionipitoisuus (I) kuvaa liuoksen kokonaisvarauksen pitoisuutta. Sen määritelmä on I = 1/2 Σ_i c_i z_i^2, jossa c_i on ionin molaari pitoisuus (mol/L) ja z_i sen varausluku. Tässä summataan kaikki liuoksessa esiintyvät ionit. Ionipitoisuus riippuu sekä ioneiden pitoisuuksista että niiden varauksista; suuremmat varaukset ja suuremmat pitoisuudet lisäävät I:n arvoa. I on tilastollinen mitta, joka ei yksinään kerro ionien käyttökelpoisuudesta, mutta se kuvaa liuoksen ionisointia laajemmin ja vaikuttaa ionien vuorovaikutuksiin.

Esimerkki: liuos, jossa on 0,1 mol/L NaCl, sisältää Na+ (z = +1) ja Cl− (z = −1). I = 1/2[(0,1)(1^2) + (0,1)(1^2)] = 0,1 mol/L.

Ionipitoisuudesta riippuvat ovat usein ionien aktiivisuudet. Liuoksen aktiivisuudet liittyvät aktiivisuuskertoimiin γ_i ja konsentraatioihin a_i = γ_i c_i. Debye–Hückelin mallin mukaan γ_i pienillä ionic strength -arvoilla voidaan likittää log γ_i ≈ −A z_i^2 sqrt(I) (veden lämpötilassa, 25 °C). Korkeammilla ionic strength -arvoilla käytetään laajennettua Debye–Hückeliä tai muuta lähestymistapaa (kuten SIT). Näin I vaikuttaa reaktioiden tasapainoon, liukenemiseen ja elektrolyyttien käyttäytymiseen.

Sovellukset ja käytännön merkitys: ionipitoisuutta säätelemällä voidaan hallita liuosten tasapainoja, liukenemista, reaktioiden nopeuksia sekä elektrolyyttien ja kolloidalisten järjestelmien käyttäytymistä. Laboratoriossa I:n arvoa säädetään usein lisäamalla inertteja suoloja (esim. NaCl, KNO3) tai muokkaamalla liuoksen pitoisuutta. Ionipitoisuus on keskeinen parametri analyyttisessä kemiassa, elektrolyyttitutkimuksissa ja solukkokohdissa sekä kolloidisten aineiden stabiloinnissa.