Aktiivisuus

Aktiivisuus (so. termodynaaminen aktiivisuus) on käsite, jonka avulla voidaan termodynaamiset tarkastelut laajentaa ideaalisista liuoksista käytännön liuoksiin, joissa termodynaamiset ominaisuudet eivät aina suoraan ole verrannollisia ainemääriin. Aktiivisuus tarkoittaa aineen (so. kemiallinen yhdiste) tehokasta (efektiivistä) painetta (kaasut), konsentraatiota (nesteet) tms. verrattuna aineen standarditilaan.Antti Kivinen ja Osmo Mäkitie, Kemia, s. 219, (1978), Otava, ISBN 951-1-04393-5 == Määritelmä == Aineen i aktiivisuus, a_i tai (i) on laaduton suure ja voidaan määritellä (molaarisen) kemiallisen potentiaalin avulla: ::(1)\qquad \mu_i\,=\,\mu _i^{\ominus} + RT\,\ln a_i Tässä \mu _i^{\ominus} on standarditilassa olevan aineen kemiallinen potentiaali, R on kaasuvakio, ja T on absoluuttinen lämpötila. Yhtälöstä (1) on todettavissa, että aktiivisuus riippuu kaikista tekijöistä, jotka vaikuttavat kemialliseen potentiaaliin. Aineen aktiivisuus voi todellisissa liuosseoksissa (so. reaaliliuoseos, useita ainesosia) poiketa seoksen kokonaiskonsentraatiosta johtuen liuosseoksen molekyylien välisistä vuorovaikutuksista. Tätä poikkeamaa merkitään aktiivisuuskertoimella \gamma. Aineen i aktiivisuuskerroin on ::(2)\qquad \gamma_i\,=\,\frac{a_i}{x_i}\,=\,\frac{\text{tehokas konsentraatio}}{\text{kokonaiskonsentraatio}} Tässä aineen i:n mooliosuus x_i=\frac{n_i}{\sum_i n_i}, \sum x_i = 1 ja n_i= ainemäärä. Kun \gamma_i \simeq 1, Raoultin laki toimii tarkasti. Aktiivisuuskerroin kytkeen aktiivisuuden mitattuun mooliosuuteen x_i, molaalisuuteen b_i, massaosuuteen m_i=\frac{m_i}{\sum_i m_i}, molaariseen konsentraatioon c_i=\frac{n_i}{V}, tai massakonsentraatioon \rho_i=\frac{\rho_i}{V} seuraavasti: International Union of Pure and Applied Chemistry, 2. painos, sivu 49, (1993), Oxford, ISBN 0-632-03583-8 ::(3)\qquad a_i\,=\,\gamma_{x,i}x_i\,=\,\gamma_{b,i}\frac{b_i}{b^{\ominus}}\,=\,\gamma_{m,i}m_i\,=\,\gamma_{c,i}\frac{c_i}{c^{\ominus}}\,=\,\gamma_{\rho,i}\frac{\rho_i}{\rho^{\ominus}} Tässä c^{\ominus} on standardikonsentraatio ja b^{\ominus} on standardimolaalisuus. Aineen aktivisuuden tarkastelussa ilmoitetaan aineen standarditilaA Yleisesti voidaan todeta, että :* puhtaalle nesteelle tai kiinteälle aineelle a = 1 :* liuenneelle aineelle i: a_i = \gamma_i \frac{c_i}{c^{\ominus}} tai a = \gamma_i'\frac{b_i}{b^{\ominus}} :* kaasuseoksessa kaasun i osapaine on sen aktiivisuus: a_i = P_i :: Tarkasti ottaen reaalikaasuilla aktiivisuus on a_i = \frac{f_i}{P^{\ominus}} = \varphi_i\,y_i\frac{P}{P^{\ominus}}, jossa f_i on aineen fugasiteetti (bar), P^{\ominus} on standardipaine 1 bar = 100 kPa, \varphi_i on yksikötön fugasiteettikerroin, y_i on mooliosuus kaasufaasissa, ja P on kaasuseoksen kokonaispaine :: Fugasiteetti on tehokas osapaine ja sille pätee \lim_{P \to 0}\frac{f}{P}=1 == Lisätieto == A Standarditilassaan aineen kemialliselle potentiaalille pätee \mu_i=\mu _i^{\ominus}, jolloin a_i \equiv 1. Aineen standarditilaa valittaessa on päädytty valitsemaan termodynaamisten partiaalisten moolisuureiden vuoksi ns. hypoteettinen tila, jossa on ideaalisen äärettömän laimennuksen ominaisuudet. Tässä tilassa kaikkien osallistuvien ionien suhteen liuokset ovat 1 molaalisia. == Vaikutukset == Yleensä kokonaiskonsentraatioltaan alle 0,1 mol/l liuoksille voidaan olettaa, että aktiivisuus on noin sama kuin konsentraatio. Jo inertin suolankin lisääminen niin, että 0,1 mol/l ylittyy, tekee liuoksen niin vahvaksi, että aktiivisuus on selvästi pienempi ja pH ei ole sama kuin konsentraatiosta laskettu. == Katso myös == * Radioaktiivisuus == Lähteet == Luokka:Fysikaalinen kemia