חוזק יוני: סקירה כללית

חוזק יוני של תמיסה הוא דרך כמותית לבטא את ריכוז האלקטרוליט הכולל של תמיסה. מושג זה הוצג לראשונה בשנת 1921 על ידי שני כימאים פיזיקליים אמריקאים, גילברט נ. לואיס ומרל רנדל, תוך תיאור מקדם הפעילות של אלקטרוליטים חזקים. במהלך חישוב החוזק היוני (I או μ), כל הקטיונים והאניונים נחשבים. עם זאת, לריכוז (c) של יון עם מספר מטען גדול יותר (z) יש תרומה גדולה יותר לחוזק היוני הכולל מכיוון שמטען היון בריבוע.

בזמן חישוב חוזק יוני עבור מלח שיפיק מספר שווי ערך של אותו יון בניתוק, עלינו לקחת בחשבון את התרומה מכל יון. לדוגמה, ניתן לחשב את החוזק היוני של 0.1 מול/ליטר Na2SO4 באופן הבא:

הריכוז של Na+ הוא 0.2 מול/ליטר מכיוון שמולקולה אחת של Na2SO4 תתנתק כדי לתת שני יוני Na+ בתמיסה. ניתן לחשב בקלות את החוזק היוני של תמיסות מדוללות. עם זאת, בפתרון מרוכז יותר, החישוב נעשה מורכב יותר ופחות מדויק, שכן המלחים אינם מתפרקים לחלוטין. לדוגמה, בתמיסה מימית של 0.025 מול/ליטר MgSO4, 25% עד 35% של MgSO4 קיים כזוג היונים MgSO4(aq).

ניתן להרחיב את הרעיון של חוזק יוני לחומצות חזקות וחלשות. מכיוון שחומצות חזקות מתפרקות לחלוטין בתמיסה, ניתן לחשב את חוזקות היוניות שלהן באותו אופן כמו אלה של מלחים מפורקים. עבור חומצות חלשות, ניתן לחשב את ריכוז המינים המיוננים מתוך ערך קבוע היינון ולאחר מכן להשתמש בו לקביעת חוזק יוני. אם החומצה חלשה מאוד ובעיקר נשארת לא מיוננת, תרומתה לחוזק היוני הכולל של התמיסה זניחה.