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.[1]


MääritelmäMuokkaa

Aineen   aktiivisuus,   tai   on laaduton suure ja voidaan määritellä (molaarisen) kemiallisen potentiaalin avulla:

(1) 

Tässä   on standarditilassa olevan aineen kemiallinen potentiaali,   on kaasuvakio, ja   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  . Aineen   aktiivisuuskerroin on[1]

(2) 


Tässä aineen  :n mooliosuus   ja   ainemäärä. Kun  , Raoultin laki toimii tarkasti. Aktiivisuuskerroin kytkeen aktiivisuuden mitattuun mooliosuuteen  , molaalisuuteen  , massaosuuteen  , molaariseen konsentraatioon  , tai massakonsentraatioon   seuraavasti:[2]

(3) 

Tässä   on standardikonsentraatio ja   on standardimolaalisuus.


Aineen aktivisuuden tarkastelussa ilmoitetaan aineen standarditilaA Yleisesti voidaan todeta, että

  • puhtaalle nesteelle tai kiinteälle aineelle  
  • liuenneelle aineelle  :   tai  
  • kaasuseoksessa kaasun   osapaine on sen aktiivisuus:  
Tarkasti ottaen reaalikaasuilla aktiivisuus on  , jossa   on aineen fugasiteetti (bar),   on standardipaine 1 bar = 100 kPa,   on yksikötön fugasiteettikerroin,   on mooliosuus kaasufaasissa, ja   on kaasuseoksen kokonaispaine
Fugasiteetti on tehokas osapaine ja sille pätee  



LisätietoMuokkaa

A Standarditilassaan aineen kemialliselle potentiaalille pätee  , jolloin  . 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.[1]


VaikutuksetMuokkaa

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 myösMuokkaa

LähteetMuokkaa

  1. a b c Antti Kivinen ja Osmo Mäkitie, Kemia, s. 219, (1978), Otava, ISBN 951-1-04393-5
  2. International Union of Pure and Applied Chemistry, 2. painos, sivu 49, (1993), Oxford, ISBN 0-632-03583-8