Kekuatan ion

Konsep kekuatan ion pertama kali diperkenalkan Lewis dan Randall pada tahun 1921 ketika menjelaskan koefisien aktivitas elektrolit kuat.^[1] Kekuatan ion suatu larutan adalah ukuran konsentrasi ion dalam larutan tersebut. Senyawa ionik, ketika dilarutkan dalam air, terdisosiasi menjadi ion-ion. Konsentrasi elektrolit total dalam larutan akan memengaruhi sifat-sifat penting seperti konstanta disosiasi atau kelarutan garam-garam yang berbeda. Salah satu karakteristik utama larutan dengan ion terlarut adalah kekuatan ion. Kekuatan ion dapat berupa molar (mol/L) atau molal (mol/kg air) dan untuk menghindari kebingungan satuan yang harus digunakan.^[2]

Mengukur kekuatan ion

Kekuatan ion molar, I, suatu larutan adalah fungsi konsentrasi seluruh ion yang ada dalam larutan tersebut,^[3]

I = 1 2 ∑ i = 1 n c i z i 2 {\displaystyle I={\begin{matrix}{\frac {1}{2}}\end{matrix}}\sum _{i=1}^{n}c_{i}z_{i}^{2}}

dengan nilai setengah adalah akibat diikutsertakannya baik kation dan anion, c_i adalah konsentrasi molar ion I (M, mol/L), z_i adalah jumlah muatan ion tersebut, dan jumlah diambil untuk seluruh ion dalam larutan. Untuk elektrolit 1:1 seperti natrium klorida, di mana masing-masing ion bermuatan tunggal, kekuatan ionnya sama dengan konsentrasinya. Sementara, untuk elektrolit MgSO₄, yang masing-masing ion bermuatan dua, menyebabkan kekuatan ionnya menjadi empat kali lebih besar daripada konsentrasi ekuivalennya pada natrium klorida:

I = 1 2 [ c ( + 2 ) 2 + c ( − 2 ) 2 ] = 1 2 [ 4 c + 4 c ] = 4 c {\displaystyle I={\frac {1}{2}}[c(+2)^{2}+c(-2)^{2}]={\frac {1}{2}}[4c+4c]=4c}

Secara umum, ion multivalensi berkontribusi kuat pada kekuatan ionik.

Contoh perhitungan

Sebagai contoh yang lebih kompleks, kekuatan ion campuran 0,050 M Na₂SO₄ dan 0,030 M KCl adalah:

I = 1 2 × [ { ( konsentrasi  Na 2 SO 4  dalam M ) × ( jumlah  Na + ) × ( muatan  Na ) 2 }   + { ( konsentrasi  Na 2 SO 4  dalam M ) × ( jumlah  SO 4 2 − ) × ( muatan  SO 4 ) 2 }   + { ( konsentrasi  KCl  dalam M ) × ( jumlah  K + ) × ( muatan  K ) 2 }   + { ( konsentrasi  KCl  dalam M ) × ( jumlah  Cl − ) × ( muatan  Cl ) 2 } ] = 1 2 × [ { 0 , 050 M × 2 × ( + 1 ) 2 } + { 0 , 050 M × 1 × ( − 2 ) 2 } + { 0 , 020 M × 1 × ( + 1 ) 2 } + { 0 , 020 M × 1 × ( − 1 ) 2 } ] = 0 , 17 M {\displaystyle {\begin{aligned}I&={\tfrac {1}{2}}\times \left[{\begin{array}{l}\{({\text{konsentrasi }}{\ce {Na2SO4}}{\text{ dalam M}})\times ({\text{jumlah }}{\ce {Na+}})\times ({\text{muatan }}{\ce {Na}})^{2}\}\ +\\\{({\text{konsentrasi }}{\ce {Na2SO4}}{\text{ dalam M}})\times ({\text{jumlah }}{\ce {SO4^2-}})\times ({\text{muatan }}{\ce {SO4}})^{2}\}\ +\\\{({\text{konsentrasi }}{\ce {KCl}}{\text{ dalam M}})\times ({\text{jumlah }}{\ce {K+}})\times ({\text{muatan }}{\ce {K}})^{2}\}\ +\\\{({\text{konsentrasi }}{\ce {KCl}}{\text{ dalam M}})\times ({\text{jumlah }}{\ce {Cl-}})\times ({\text{muatan }}{\ce {Cl}})^{2}\}\end{array}}\right]\\&={\tfrac {1}{2}}\times [\{0,050M\times 2\times (+1)^{2}\}+\{0,050M\times 1\times (-2)^{2}\}+\{0,020M\times 1\times (+1)^{2}\}+\{0,020M\times 1\times (-1)^{2}\}]\\&=0,17M\end{aligned}}}

Larutan non iedeal

Oleh karena dalam larutan non ideal volume bukan lagi faktor penentu, sering kali lebih disukai bekerja dengan molalitas b (mol/kg H₂O) daripada molaritas c (mol/L). Dalam kasus tersebut, kekuatan ion molal didefinisikan sebagai:

I = 1 2 ∑ i = 1 n b i z i 2 {\displaystyle I={\frac {1}{2}}\sum _{{i}=1}^{n}b_{i}z_{i}^{2}}

dengan

i = ijumlah identifikasi ion

z = muatan ion

Kepentingan

Kekuatan ion memainkan peran utama dalam teori Debye–Hückel yang menjelaskan deviasi yang kuat dari ideal biasanya dalam larutan ion.^[4][5] Kekuatan ion juga penting dalam teori lapisan ganda dan fenomena elektrokinetik dan fenomena elektroakustik dalam koloid serta sistem heterogen lainnya. Yaitu, panjang Debye [en], yang merupakan kebalikan dari parameter Debye (κ), berbanding terbalik dengan akar kuadrat dari kekuatan ion. Kedua kekuatan ion molar dan molal telah digunakan, sering kali tanpa definisi eksplisit. Panjang Debye adalah karakteristik dari ketebalan lapisan ganda. Meningkatkan konsentrasi atau valensi ion lawan menekan lapisan ganda dan meningkatkan gradien potensial listrik.

Media dengan kekuatan ion tinggi digunakan dalam penentuan konstanta kestabilan untuk meminimalkan perubahan, selama titrasi, dalam kuosien aktivitas zat terlarut pada konsentrasi yang lebih rendah. Air alami seperti air mineral dan air laut sering kali memiliki kekuatan ion yang tidak dapat diabaikan karena adanya garam terlarut yang secara signifikan memengaruhi sifat-sifatnya.

Lihat juga

• Aktivitas termodinamika
• Koefisien aktivitas
• Persamaan Bromley [en]
• Persamaan Davies [en]
• Persamaan Debye–Hückel [en]
• Teori Debye–Hückel
• Lapisan ganda (ilmu permukaan)
• Gaya lapisan ganda [en]
• Flokulasi
• Peptisasi [en] (kebalikan flokulasi)
• Teori DLVO [en] (dari Derjaguin, Landau, Verwey dan Overbeek)
• Ilmu antar muka dan koloid [en]
• Koefisien osmosis [en]
• Persamaan Pitzer [en]
• Persamaan Poisson–Boltzmann [en]
• Teori interaksi ion spesifik [en]
• Penggaraman masuk [en]
• Penggaraman keluar [en]

Pranala luar

• Ionic strength
• Ionic strength introduction at the EPA web site Diarsipkan 2017-05-06 di Wayback Machine

Referensi

Artikel ini membutuhkan lebih banyak rujukan. Mohon bantu kami mengembangkan artikel ini dengan cara menambahkan rujukan ke sumber tepercaya. Pernyataan tak bersumber bisa saja dipertentangkan dan dihapus. Cari sumber: "Kekuatan ion" – berita · surat kabar · buku · cendekiawan · JSTOR (October 2008)

Basis data pengawasan otoritas	GND