Aktivitet

For uladete stoffer er aktivitetskoeffisienten litt mindre enn 1.For enverdige ioner er aktivitetskoeffisienten ca. 0.7 og for toverdige ioner er den ca. 0.3. Aktivitetskoeffisienten angir forholdet mellom aktiviteten til et ion og dets molare konsentrasjon. F.eks. i kjemisk potensial inngår konsentrasjonsleddet RTlna.

Vi bruker ofte aktivitet (a) i stedet for konsentrasjon (c). Sammenheng mellom aktivitet og konsentrasjon er:

\(\displaystyle a=\gamma \cdot c\)

hvor γ er aktivitetskoeffisienten. Aktivitetskoeffisienten er det tallet som vi må multiplisere molariteten (egentlig  molaliteten) med for å få aktiviteten. Aktiviteten er som regel mindre enn konsentrasjonen. For høyere konsentrasjoner enn 10^-4 M er aktiviteten  betydelig mindre. Aktivitetskoeffisienten er alltid mindre enn 1 for ladete stoffer.

For en 0.3 M glukoseløsning er aktivitetskoeffisienten lik 0.96. Både Brønsted, Debye og Hückel studerte elektrolyttenes kjemi og kom fram til at aktivitetskoeffisienten varierte med kvadratroten til ionestyrken. Slike studier baserte seg på løseligheten av salter i elektrolytter med forskjellige konsentrasjoner.

Ionestyrke I er gitt ved:

\(\displaystyle I = \frac{1}{2}\sum c_jz_j^2\)

hvor c_j er molariteten for stoffet j, og z_j er valensen av hvert ion i løsningen.

F.eks. 0.01 M Na₂SO₄ har ionestyrke: I = 1/2(0.01× 1² + 0.01× (-2)²)= 0.025

Debye & Hückel fant for ionestyrke I< 0.01 M at:

\(\displaystyle\ log \gamma_j= -Az_j^2 \sqrt I\)

A- konstant som er avhengig av temperatur og dielektrisitetskonstanten til løsningsmiddelet, I er ionestyrken og z er ladningen.

A=1.82·10⁶(ε·T)^-3/2) hvor ε er dielektrisitetskonstanten. A er tilnærmet lik 0.5 for vann ved 25 ^oC.

For ionestyrke I < 0.05 M kan også Güntelberg ligningen brukes:

\(\displaystyle\log \gamma_j = -A z_j^2\frac{\sqrt I}{1 + \sqrt I}\)

For ionestyrke I<0.2M:

\(\displaystyle \log \gamma_j=-A z_j^2 \frac{I}{I + Bd_j \sqrt I}\)

B- konstant,  d_j er et uttrykk for størrelsen av det hydratiserte ion.

B=50.3(ε·T)^-1/2. B=0.33 for vann ved 25^oC.

Aktiviteten til løsningsmiddelet er definert ved molfraksjonen N_j:

\(\displaystyle a=\gamma N_j\)

Likevekten i syre-basereaksjoner vil påvirkes av ionestyrken i løsningen og effekten kan finnes empirisk eller via Debye-Hückel teori.

Litteratur

Wikipedia

Tilbake til hovedside