Aktivitetskoefficient
Aktivitetskoefficienten, γ, anger avvikelsen från en ideal blandnings uppförande i en gas eller vätskeblandning, men kan även tala om hur joner och deras elektrostatiska växelverkningar beter sig i elektrolytlösningar. Aktivitetskoefficienten används inom lösningskemin för att göra omräkningar mellan lösta koncentrationer och aktiviteter i kemiska jämviktsuttryck.
Aktivitetskoefficienten definieras genom sambandet
- a = γ C, alt. a = γ x
där a är aktiviteten för ett ämne, C dess koncentration i enheten mol per liter, x molbråket för det specifika ämnet och γ (den grekiska bokstaven gamma) är aktivitetskoefficienten.
För lösta oorganiska ämnen utan laddning, till exempel oladdade komplex, har aktivitetskoefficienten ett värde nära 1 och man kan därför ofta sätta aktiviteten lika med koncentrationen. Samma sak gäller i princip för joner då jonstyrkan går mot noll, särskilt för joner med låg laddning.
I övrigt kan lösta joner och laddade komplex ha ett värde för γ mellan 0 och 1, och dess värde är starkt beroende av jonstyrkan samt jonens eller komplexets laddning. Det finns inget teoretiskt riktigt samband som beskriver γ som funktion av jonstyrka och laddning för alla förhållanden.
Approximationsmetoder redigera
En ofta använd ekvation, som kan användas vid jonstyrkor upp till 0,5 mol per liter, är Davies ekvation för vattenlösningar:
där z är jonens eller komplexets laddning, och I är jonstyrkan i mol per liter. Davies' ekvation finns normalt sett inlagd i datorprogram för kemisk jämvikt och kan därför lätt användas i jämviktsberäkningar.
Vid jonstyrkor högre än 0,5 mol/l måste mer komplicerade samband användas, till exempel Pitzer's ekvationer eller Specific ion-interaction theory (SIT).
Exempelberäkning redigera
Nedan visas sambandet mellan jonens laddning och aktivitetskoefficienten för jonstyrkor upp till 0,5 mol per liter, beräknad enligt Davies' ekvation, då temperaturen är 25 grader Celsius:
| Jonstyrka (mol/l) | γ då z = 0 | γ då z = ± 1 | γ då z = ± 2 | γ då z = ± 3 | γ då z = ± 4 |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 0,0005 | 1 | 0,975 | 0,903 | 0,795 | 0,664 |
| 0,001 | 1 | 0,965 | 0,867 | 0,725 | 0,565 |
| 0,002 | 1 | 0,952 | 0,820 | 0,640 | 0,452 |
| 0,005 | 1 | 0,927 | 0,738 | 0,505 | 0,297 |
| 0,01 | 1 | 0,902 | 0,661 | 0,334 | 0,191 |
| 0,02 | 1 | 0,871 | 0,574 | 0,287 | 0,109 |
| 0,05 | 1 | 0,821 | 0,454 | 0,169 | 0,0426 |
| 0,1 | 1 | 0,781 | 0,372 | 0,108 | 0,0191 |
| 0,2 | 1 | 0,746 | 0,310 | 0,0717 | 0,00922 |
| 0,5 | 1 | 0,733 | 0,289 | 0,0610 | 0,00693 |
Vid högre jonstyrkor än 0,5 mol/l beror värdet för γ även på andra faktorer som är specifika för olika joner, varför γ då blir beroende av sammansättningen av joner i lösningen.
Litteratur redigera
- M. M. Benjamin. Water chemistry (2002, McGraw-Hill).