Коэффициент активности
-
Определение коэффициента активности
- Коэффициент активности учитывает отклонение свойств смеси от идеальных.
- В идеальной смеси микроскопические взаимодействия одинаковы, что позволяет выражать свойства через концентрации.
- Коэффициент активности используется для учета неидеальности.
-
Термодинамическое определение
- Химический потенциал вещества в смеси выражается через активность и коэффициент активности.
- Коэффициент активности может зависеть от молярной доли вещества.
- При γB ≈ 1 вещество ведет себя как идеальное.
-
Закон Рауля и Генри
- Закон Рауля описывает парциальное давление компонента в зависимости от давления его паров и мольной доли.
- Закон Генри описывает поведение растворителя при бесконечном разбавлении.
-
Коэффициенты активности для электролитов
- Для электролитов коэффициенты активности ионов не могут быть определены независимо.
- Используется средний стехиометрический коэффициент активности растворенного электролита.
- Коэффициенты активности ионов могут быть рассчитаны теоретически.
-
Концентрированные ионные растворы
- Для концентрированных растворов учитывается гидратация ионов.
- Коэффициент активности электролита делится на электрическую и статистическую составляющие.
-
Экспериментальное определение
- Коэффициенты активности могут быть определены экспериментально через измерения на неидеальных смесях.
- Используются радиохимические методы и другие коллигативные свойства.
-
Теоретический расчет
- Коэффициенты активности могут быть рассчитаны теоретически с использованием различных моделей.
- Для незаряженных видов используется модель высаливания.
- Для воды активность растворителя рассчитывается через количество ионов и осмотический коэффициент.
-
Коэффициент ионной активности и ионный диаметр
- Коэффициент ионной активности связан с ионным диаметром по формуле Дебая–Хюккеля
- Формула включает постоянные A и B, валентное число иона zi и ионную силу I
-
Зависимость от параметров состояния
- Производная коэффициента активности от температуры связана с избыточной молярной энтальпией
- Производная коэффициента активности по отношению к давлению связана с избыточным молярным объемом
-
Применение к химическому равновесию
- В равновесии сумма химических потенциалов реагентов равна сумме химических потенциалов продуктов
- Изменение свободной энергии Гиббса для реакций равно нулю при равновесии
- Для реакции σμoS + tμoT → aμoA + βμoB, стандартное изменение свободной энергии равно ΔrG⊖
- Константа равновесия K определяется как частное от активности
-
Практическое применение
- Активность и константы равновесия являются безразмерными числами
- Константа равновесия определяется как частное от произведения концентрации на коэффициент активности
- На практике константы равновесия определяются в среде с постоянным коэффициентом активности
-
Рекомендации
- Онлайн-модель AIOMFAC для расчета коэффициентов активности в органо–неорганических смесях
- Коэффициенты активности одиночных ионов в Electrochimica Acta