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  • 活性(Activity)


    2020-07-21


    活性(Activity)

    「活性(Activity)」指的是化学热力学中一个混合物中某成份(可以是溶质或溶剂)的「有效浓度(Effective concentration)或有效压力(Effective pressure);及相对于参考值的浓度或分压。活性受温度、压力和混合物组成影响。

    实际上的溶液(Real solution)并不是「理想溶液(Ideal solution)」,溶质和溶剂分子之间有作用力存在,导致溶液中粒子的行为会受到附近环境的影响。例如考虑溶液的蒸气压,当溶液浓度较高时,溶液之溶剂的分压不会等于纯溶剂蒸气压乘以溶剂的莫耳係数,违反拉午耳定律(Raoult’s law)。所以,将标準状态下纯溶剂的蒸气压(Prefrence)当作参考值,和真实溶液中溶剂的蒸气压(P*)会存在一个特定比例,这个比值就称为「活性(a)」。

    活性(Activity)

    活性通常应用于定义平衡常数。当我们用方程式来描述一个反应物和产物皆为气体的化学平衡时,
    aA(g) + bB(g)活性(Activity) cC(g) + dD(g) 的反应平衡常数 KP
    活性(Activity) 

    只有在浓度极低时,气体接近理想气体,所以我们以活性来取代气体分压,平衡常数改写为
    活性(Activity) 
    由于标準状态下纯溶剂的蒸气压(Prefrence)等于1 atm,故
    活性(Activity) 
    如果反应为溶液,参考之标準浓度为1 M(1 mol/L)。固体的活性皆为1。
    BaSO4(s) → Ba2+(aq) + SO42-(aq)
    活性(Activity)

    有时在溶液中进行的反应,溶剂也参与反应,可以是反应物或产物。当溶液极稀薄时,溶剂的浓度在反应前后几乎没有改变,且溶液近似于纯溶剂。此时溶液可视为纯溶剂,浓度为参考标準值,所以「近似纯溶剂的溶液之活性等于1」。因此溶剂浓度于平衡常数中可不予考虑,即平衡常数与溶剂浓度无关。

    参考资料:
    1. Zumdahl, S. S. Chemical Principles, 5th edition; Houghton Mifflin Company: Boston, 2003; pp. 199-201.
    2. Atkins, P. W.; Jones, L. Chemical Principles: the Quest for Insight, 4st edition; W. H. Freeman and Company: New York, 2008, p. 361-362.
    3. Harris, D. C. Quantitative Chemical Analysis, 7th edition; W. H. Freeman and Company: New York, 2007; pp. 143-146.



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