Activitat (química)

En termodinàmica, la activitat és una mida d'una "concentració efectiva" d'una espècie. Sorgix degut a que les molèculas en un gas o solució no ideal interactuen unes en unes atres. L'activitat no té dimensions. Es fa adimensional utilisant la fracció molar per al seu càlcul. L'activitat depén de la temperatura, pressió i composició. Per als gasos, la pressió efectiva parcial se sol referir com fugacitat.

Els efectes de l'activitat són el resultat de les interaccions entre els ions, tant electrostàtiques com a covalente. L'activitat d'un ion està influïda pel seu ambient. L'activitat d'un ion en una gàbia de molècules d'aigua és diferent d'estar en el mig d'un núvol de contraiones.

Este tipo d'activitat és rellevant en la química per a la constant d'equilibri i la constant de velocitat. Per eixemple, poden existir grans desviacions entre la concentració de ions hidrogen calculada d'un àcit fort en solució, i l'activitat d'hidrogen derivada d'un pHmetro, o indicador de pH.

Definició

En mescles ideals es pot escriure la dependència del potencial químic d'una espècie i en la composició (expressada com fracció molar X d'i) com:

Es pot usar esta fòrmula per a definir una activitat a, insistint que el mateix formalisme es manté en el cas no ideal.

Evidentment, en el cas ideal: a=X. Per a un cas no ideal, l'activitat és la concentració efectiva.

Es pot definir un coeficient d'activitat $\gamma$:

No obstant, hi ha varis esquemes alternatius per a definir l'activitat. Per a solucions diluïdes, generalment el solvent seguix la llei de Raoult, pero el solut seguix la llei d'Henry. Freqüentment és convenient l'us d'estes lleis com a base per a una definició:

Raoult: P_solvent = P*_solvx₂

Henry: P_solut = K_solux₁

A on P*_solv és la pressió de vapor del solvent pur i K_solu és la constant d'Henry.

Definint les activitats:

a₂ ≡ P_solvent/ P*_solvent

a₁ ≡ P_solut/ K_solut

Com a K_solut ≠ P*_solut, açò implica l'elecció d'un punt de referència diferent. Açò representa a l'extrapolació de la llínea d'Henry fins a x₁ =1 i est és un estat virtual: un estat del sistema que mai pot ser alcançat. No obstant, la definició conduïx a un sistema consistent de valors mentres no es faça x₁ massa gran.

Lo mateixa es pot sostindre si s'usen molaridades o molalidades, com en les fraccions molar. Es pot usar en seguritat tals definicions, pero el significat de ^o diferirà, en triar un punt de referència diferent. Açò implica que el valor de μ^o serà diferent baix estos sistemes de referència diferents.

Freqüentment es preferixen molalidades en este tipo de càlculs, perque els volums de mescles no ideals no són estrictament aditivas. Les molalidades no depenen del volum, les molaridades sí.

Conclusió

L'activitat és un concepte que nos servix per a modelar un procés real a partir d'un ideal, i és per a líquits, és dir, corrig la no idealidad dels líquits, a diferència de la fugacitat que ho fa per a gasos.