In der chemischen Thermodynamik ist Tätigkeit (Symbol a) ein Maß der "wirksamen Konzentration" einer Art in einer Mischung, bedeutend, dass das chemische Potenzial der Art von der Tätigkeit einer echten Lösung ebenso abhängt, dass es von Konzentration für eine ideale Lösung abhängen würde.

Durch die Tagung wird Tätigkeit als eine ohne Dimension Menge behandelt, obwohl sein Ist-Wert von üblichen Wahlen des Standardstaates für die Arten abhängt. Die Tätigkeit von reinen Substanzen in kondensierten Phasen (fest oder Flüssigkeiten) wird normalerweise als Einheit (die Nummer 1) genommen. Tätigkeit hängt von Temperatur, Druck und Zusammensetzung der Mischung unter anderem ab. Für Benzin wird der wirksame teilweise Druck gewöhnlich fugacity genannt.

Der Unterschied zwischen Tätigkeit und anderen Maßnahmen der Zusammensetzung entsteht, weil Moleküle in nichtidealem Benzin oder Lösungen mit einander aufeinander wirken, entweder um einander anzuziehen oder zurückzutreiben. Die Tätigkeit eines Ions ist besonders unter Einfluss seiner Umgebungen.

Tätigkeiten sollten verwendet werden, um Gleichgewicht-Konstanten zu definieren, aber, in der Praxis, werden Konzentrationen häufig stattdessen verwendet. Dasselbe trifft häufig auf Gleichungen für Reaktionsraten zu. Jedoch gibt es Verhältnisse, wo die Tätigkeit und die Konzentration bedeutsam verschieden sind und, als solcher, ist es nicht gültig, um mit Konzentrationen näher zu kommen, wo Tätigkeiten erforderlich sind. Zwei Beispiele dienen, um diesen Punkt zu illustrieren:

• In einer Lösung von Kalium-Wasserstoff iodate an 0.02 M ist die Tätigkeit um 40 % niedriger als die berechnete Wasserstoffion-Konzentration, auf einen viel höheren pH hinauslaufend, als erwartet.
• Wenn sich eine 0.1-M-Salzsäure-Lösung, die Methyl enthält, grüner Hinweis wird zu einer 5-M-Lösung des Magnesium-Chlorids, der Farbe des Hinweises hinzugefügt, von grün bis gelb ändert — zunehmende Säure anzeigend —, als tatsächlich die Säure verdünnt worden ist. Obwohl an der niedrigen Ionenstarke (

Definition

Die Tätigkeit einer Art i, angezeigten a, wird als definiert:

wo μ das chemische Potenzial der Arten unter den Bedingungen von Interesse ist, ist μ das chemische Potenzial dieser Art im gewählten Standardstaat, R ist die Gaskonstante, und T ist die thermodynamische Temperatur. Diese Definition kann auch in Bezug auf das chemische Potenzial geschrieben werden:

Folglich wird die Tätigkeit von jedem Faktor abhängen, der das chemische Potenzial verändert. Diese schließen Temperatur, Druck, chemische Umgebung usw. ein. In Spezialfällen können andere Faktoren, wie die Anwesenheit eines elektrischen oder magnetischen Feldes oder der Position in einem Schwerefeld betrachtet werden müssen. Jedoch soll der grösste Teil der üblichen Anwendung der Tätigkeit die Schwankung im chemischen Potenzial mit der Zusammensetzung einer Mischung beschreiben.

Die Tätigkeit hängt auch von der Wahl des Standardstaates ab, weil es den Unterschied zwischen einem wirklichen chemischen Potenzial und einem chemischen Standardpotenzial beschreibt. Im Prinzip ist die Wahl des Standardstaates willkürlich, obwohl es bestimmte herkömmliche Standardstaaten gibt, die gewöhnlich in verschiedenen Situationen verwendet werden.

Tätigkeitskoeffizient

Der Tätigkeitskoeffizient γ, der auch eine ohne Dimension Menge ist, verbindet die Tätigkeit mit einem gemessenen Betrag-Bruchteil x, molality b oder Betrag-Konzentration c:

:

Die Abteilung nach dem Standard molality b oder der Standardbetrag-Konzentration c ist notwendig, um sicherzustellen, dass sowohl die Tätigkeit als auch der Tätigkeitskoeffizient ohne Dimension sind, wie herkömmlich ist.

Wenn der Tätigkeitskoeffizient ein, die Substanz-Shows fast ideales Verhalten gemäß dem Gesetz von Henry nah ist. In diesen Fällen kann die Tätigkeit mit dem passenden ohne Dimension Maß der Komposition x, M/M oder c/c eingesetzt werden. Es ist auch möglich, einen Tätigkeitskoeffizienten in Bezug auf das Gesetz von Raoult zu definieren: Die Internationale Vereinigung der Reinen und Angewandten Chemie (IUPAC) empfiehlt den Symbol-ƒ für diesen Tätigkeitskoeffizienten, obwohl das mit fugacity nicht verwirrt sein sollte.

:. Lösung kann auch zu verdünnt, wenn notwendig, werden.

Standardstaaten

Benzin

In den meisten Laborsituationen ist der Unterschied im Verhalten zwischen einem echten Benzin und einem idealen Benzin nur vom Druck und der Temperatur abhängig, nicht von der Anwesenheit jedes anderen Benzins. Bei einer gegebenen Temperatur, dem "wirksamen" Druck eines Benzins wird mir durch seinen fugacity ƒ gegeben: Das kann höher oder niedriger sein als sein mechanischer Druck. Durch die historische Tagung haben fugacities die Dimension des Drucks, so wird durch die ohne Dimension Tätigkeit gegeben:

wo φ der ohne Dimension fugacity Koeffizient der Arten ist, ist x sein Bruchteil in der gasartigen Mischung (x = 1 für ein reines Benzin), und p ist der Gesamtdruck. Der Wert p ist der Standarddruck: Es kann 1 atm (101.325 kPa) oder 1 Bar (100 kPa) abhängig von der Quelle von Daten gleich sein, und sollte immer angesetzt werden.

Mischungen im Allgemeinen

Die günstigste Weise, die Zusammensetzung einer allgemeinen Mischung auszudrücken, ist durch das Verwenden der Betrag-Bruchteile x von den verschiedenen Bestandteilen, wo

Der Standardstaat jedes Bestandteils in der Mischung wird genommen, um die reine Substanz zu sein, d. h. die reine Substanz hat eine Tätigkeit von einer. Wenn Tätigkeitskoeffizienten verwendet werden, werden sie gewöhnlich in Bezug auf das Gesetz von Raoult, definiert

wo ƒ der Gesetztätigkeitskoeffizient von Raoult ist: Ein Tätigkeitskoeffizient von zeigt man ideales Verhalten gemäß dem Gesetz von Raoult an.

Verdünnte (nichtionische) Lösungen

Ein solute in der verdünnten Lösung folgt gewöhnlich dem Gesetz von Henry aber nicht dem Gesetz von Raoult, und es ist üblicher, die Zusammensetzung der Lösung in Bezug auf die Betrag-Konzentration c (in mol/L) oder der molality b (in mol/kg) vom solute aber nicht in Betrag-Bruchteilen auszudrücken. Der Standardstaat einer verdünnten Lösung ist eine hypothetische Lösung der Konzentration c = 1 mol/L (oder molality b = 1 mol/kg), der ideales Verhalten (auch gekennzeichnet als Verhalten "der unendlichen Verdünnung") zeigt. Der Standardstaat, und folglich die Tätigkeit, hängen ab, welches Maß der Zusammensetzung verwendet wird. Molalities werden häufig bevorzugt, weil die Volumina von nichtidealen Mischungen nicht ausschließlich zusätzlich sind und auch temperaturabhängig sind: Molalities hängen von Volumen nicht ab, wohingegen Betrag-Konzentrationen tun.

Durch die Tätigkeit des solute wird gegeben:

Ionische Lösungen

Wenn der solute ionische Trennung in der Lösung erlebt (ein Salz z.B), wird das System entschieden nichtideal, und wir müssen den Trennungsprozess berücksichtigen. Wir können Tätigkeiten für den cations und die Anionen getrennt (a und a) definieren.

Es sollte jedoch das in einer flüssigen Lösung der Tätigkeitskoeffizient eines gegebenen Ions bemerkt werden (z.B. Ca) ist nicht messbar, weil es experimentell unmöglich ist, das elektrochemische Potenzial eines Ions in der Lösung unabhängig zu messen. (Wir können cations nicht hinzufügen, ohne in Anionen zur gleichen Zeit zu stellen). Deshalb führt man die Begriffe von ein

haben Sie ionische Tätigkeit vor

:a = aa

haben Sie ionischen molality vor

:b = bb

haben Sie ionischen Tätigkeitskoeffizienten vor

:γ = γγ\

wo ν = ν + ν die stochiometrischen am ionischen Trennung Prozess beteiligten Koeffizienten vertreten

Wenn auch γ und γ getrennt nicht bestimmt werden können, ist γ eine measureable Menge, die auch für genug verdünnte Systeme mit der Debye-Hückel Theorie vorausgesagt werden kann. Für Elektrolyt-Lösungen bei höheren Konzentrationen muss Debye-Hückel Theorie erweitert und z.B durch ein Elektrolyt-Lösungsmodell von Pitzer ersetzt werden (sieh Außenverbindungen unten für Beispiele). Für die Tätigkeit eines starken ionischen solute (vollenden Trennung), können wir schreiben:

:a = = γm

Maß

Die direkteste Weise, eine Tätigkeit einer Art zu messen, soll seinen teilweisen Dampf-Druck im Gleichgewicht mit mehreren Lösungen der verschiedenen Kraft messen. Für einen solutes ist das nicht praktisch, sagen Sie, dass Rohrzucker oder Salz (NaCl) keinen messbaren Dampf-Druck bei gewöhnlichen Temperaturen haben. Jedoch in solchen Fällen ist es möglich, den Dampf-Druck des Lösungsmittels stattdessen zu messen. Mit der Beziehung von Gibbs-Duhem ist es möglich, die Änderung im lösenden Dampf-Druck mit der Konzentration in Tätigkeiten für den solute zu übersetzen.

Eine andere Weise, die Tätigkeit einer Art zu bestimmen, ist durch die Manipulation von colligative Eigenschaften, spezifisch Gefrierpunkt-Depression. Mit Gefrierpunkt-Depressionstechniken ist es möglich, die Tätigkeit einer schwachen Säure von der Beziehung, zu berechnen

wo M' die molal Gesamtgleichgewicht-Konzentration von durch jedes colligative Eigentumsmaß bestimmtem solute ist (in diesem Fall ΔT, ist b der nominelle molality, der beim Titrieren erhalten ist und der Tätigkeit der Arten zu sein.

Es gibt auch elektrochemische Methoden, die den Entschluss von der Tätigkeit und seinem Koeffizienten erlauben.

Der Wert des ionischen Mitteltätigkeitskoeffizienten γ Ionen in der Lösung kann auch mit der Debye-Hückel Gleichung, der Gleichung von Davies oder den Gleichungen von Pitzer geschätzt werden.

Verwenden

Chemische Tätigkeiten sollten verwendet werden, um chemische Potenziale zu definieren, wo das chemische Potenzial von der Temperatur T, Druck p und die Tätigkeit gemäß der Formel abhängt:

wo R die Gaskonstante ist und µ der Wert von µ unter Standardbedingungen ist. Bemerken Sie, dass die Wahl der Konzentrationsskala sowohl die Tätigkeit als auch das chemische Standardzustandpotenzial betrifft, das besonders wichtig ist, wenn der Bezugsstaat die unendliche Verdünnung eines solute in einem Lösungsmittel ist.

Formeln, die Tätigkeiten einschließen, können durch das Denken dass vereinfacht werden:

• Für eine chemische Lösung:
• das Lösungsmittel hat eine Tätigkeit der Einheit (nur eine gültige Annäherung für ziemlich verdünnte Lösungen)
• Bei einer niedrigen Konzentration kann der Tätigkeit eines solute zum Verhältnis seiner Konzentration über die Standardkonzentration näher gekommen werden:

Deshalb ist es seiner Konzentration ungefähr gleich.

• Für eine Mischung von Benzin am Tiefdruck ist die Tätigkeit dem Verhältnis des teilweisen Drucks des Benzins über den Standarddruck gleich:

: Deshalb ist es dem teilweisen Druck in Bars (im Vergleich zu einem Standarddruck von 1 Bar) gleich.

• Für einen festen Körper hat eine gleichförmige, einzelne an einer Bar feste Art eine Tätigkeit der Einheit. Dasselbe Ding hält für eine reine Flüssigkeit.

Der Letztere folgt aus jeder auf dem Gesetz von Raoult gestützten Definition, weil, wenn wir die solute Konzentration lassen, x zur Null gehen, wird der Dampf-Druck des Lösungsmittels p zu p* gehen. So wird seine Tätigkeit = p/p* zur Einheit gehen. Das bedeutet, dass, wenn während einer Reaktion in der verdünnten Lösung mehr Lösungsmittel erzeugt wird (erzeugt die Reaktion Wasser z.B), wir normalerweise seine Tätigkeit auf die Einheit setzen können.

Feste und flüssige Tätigkeiten hängen sehr stark vom Druck nicht ab, weil ihre Mahlzahn-Volumina normalerweise klein sind. Der Grafit an 100 Bars hat eine Tätigkeit von nur 1.01, wenn wir p = 1 Bar als Standardstaat wählen. Nur am sehr hohen Druck tun wir müssen uns über solche Änderungen sorgen. Änderungen können auch infolge zu viel Verdünnung der Lösung kommen.

Beispiel-Werte

Beispiel-Werte von Tätigkeitskoeffizienten des Natriumchlorids in der wässrigen Lösung werden im Tisch gegeben. In einer idealen Lösung würden diese Werte alle Einheit sein. Die Abweichungen neigen dazu, größer mit der Erhöhung molality und Temperatur, aber mit einigen Ausnahmen zu werden.

Siehe auch

• Fugacity, die Entsprechung von der Tätigkeit für den teilweisen Druck
• Chemisches Gleichgewicht
• Elektrochemisches Potenzial
• Chemisches Überpotenzial
• Teilweises Mahlzahn-Eigentum
• Thermodynamisches Gleichgewicht

Links

• Gleichwertigkeiten unter verschiedenen Formen von Tätigkeitskoeffizienten und chemischen Potenzialen
• Berechnen Sie Tätigkeitskoeffizienten von allgemeinen anorganischen Elektrolyten und ihren Mischungen
• AIOMFAC online-Modell: Rechenmaschine für Tätigkeitskoeffizienten von anorganischen Ionen in wässrigen Lösungen und Mischungen mit organischen Zusammensetzungen.