Активитет је термодинамичка величина која представља ефективну концентрацију супстанце. То је заправо вредност која показује колики је стварни хемијски утицај супстанце у раствору. У идеалним условима, понашање честица у раствору зависи искључиво од њихове концентрације. Међутим, реални системи одступају од овог модела због међујонских интеракција. Главна разлика ова два система је што је идеалном раствору \alpha = c, а у реалном \alpha = \gamma \cdot c. Да би се прецизно описало физичко стање и предвидео резултат хемијских процеса у стварном свету, уводимо појам активности. Честице у раствору нису потпуно слободне већ на њих утичу различите привлачне и одбојне силе, па се оне понашају као да их има мање него што је заиста измерено. Активитет је појам који изражава стварни хемијски рад супстанце у реалном систему, односно њену способност да учествује у реакцијама и процесима.Он нам заправо говори о томе колики је стварни хемијски рад који нека супстанца може да обави у датом тренутку.

\alpha = \gamma \cdot c - формула активности (где \alpha представља активност,\gamma коефицијент активности и концентрацију)

Да би овај теоретски појам био повезан са оним што се користи у практичној примени, користи се нешто што се назива коефицијент активности ( \gamma).

\gamma = \frac{\alpha}{c} - формула за коефицијент активности

Коефицијент активности је појам који представља однос између активности и концентрације . Овај коефицијент је мера неке неидеалности, што је раствор концентрација виша, то су интеракције између молекула јаче, а коефицијент се више удаљава од јединице. Због овога, активност служи као исправка без које се не би могле тачно израчунати константе равнотеже у хемијским реакцијама.

Понашање раствора електролита и јонска атмосфера Слободна енергија система и хемијски потенцијал директно су повезани са радом који јони врше или који се врши над њима. У реалним растворима, сваки јон је окружен јонском атмосфером супротног наелектрисања. Повећањем јонске јачине раствора повећава се густина те јонске атмосфере, што директно утиче на ниво активности. Јонска јачина не зависи само од количине растворене соли, већ првенствено од електричног ефекта јона. Хемијска равнотежа у реалним растворима не зависи од концентрације, већ од активности јер електростатичке интеракције у јонској атмосфери смањују њихову доступност за реакцију. Код свих равнотежних реакција користимо активност уместо концентрације зато што боље описује понашање јона у раствору. Код раствора електролита, проблем постаје још сложенији и комплекснији јер су јони окружени молекулима воде, али и другим јонима супротног наелектрисања, па су тиме међусобне силе много јаче него код обичних молекула. Ово се може описати као да се око сваког позитивног јона ствара „облак“ негативних јона и обрнуто, што се назива јонска атмосфера. Ова атмосфера електростатички стабилизује централни јон и смањује његову жељу да ступи у реакцију или да се одвоји талог. Због тога, што је више јона у раствору, то је њихова слобода мања, а коефицијент активности опада.

Средњи јонски активност Принцип електронеутралности каже да сваки раствор електролита мора бити електрички неутралан, што значи да је укупно наелектрисање позитивних јона увек једнако укупном наелектрисању негативних јона. Управо због овог закона, немогуће је изоловати или експериментално измерити активност само једне јонске врсте без узимања у обзир присуства супротних јона.

Овде се уводи појам средњег јонског активности.

\gamma_{\pm} = \sqrt{\gamma_+ \cdot \gamma_-} -формула за средњи коефицијент активности

Јонска јачина раствора Да би се прецизно измерило колико је тај утицај који омета јак, користи се појам јонске јачине раствора.Активитет директно зависи од јонске јачине, која се рачуна на основу наелектрисања свих присутних јона у раствору.На пример, код тешко растворних соли, додатак нове соли повећава јонску јачину, што смањује коефицијент активности јона у раствору. Јонска јачина не зависи само од тога колико смо соли ставили у воду, већ и од тога колики је електрични ефекат јона.На пример, јон калцијума који има наелектрисање Ca^{2+} утицаће много јаче и снажније на активност него јон натријума који има наелектрисање Na^+.Повећањем јонске јачине се заправо повећава густина јонске атмосфере око сваког јона, чиме се додатно смањује ниво активности.

Утицај на растворљивост соли Када се у засићен раствор неке соли, где се више ништа не може растворити, дода друга со која не реагује директно, често се примети да се одједном раствара још првобитне соли.

Ово се дешава јер додата со повећава јонску јачину целог система, што доводи до пада коефицијента активности јона који чине талог.

Пошто се термодинамичка константа производа растворљивости мора одржати, систем на то одговара тако што повлачи више јона из чврстог стања у раствор како би надокнадио тај пад активности.

На тај начин, оно што је некада сматрано непроменљивом особином супстанце, попут њене растворљивости, заправо постаје променљиво под утицајем јонских интеракција и активности.

Практични значај и мерење активности У идеалним условима, pH дефинишемо као негативни логаритам концентрације водоникових јона. Међутим, у реалним растворима, нарочито онима са високом јонском јачином, pH-метри заправо мере активност јона водоника \alpha_{H^+}. Без увођења активности не бисмо могли да разумемо понашање електролита у људском телу, функционисање батерија или прецизна мерења pH вредности. Анализа активности показује да је хемија реалних система заправо наука о сталним интеракцијама које се мере преко активности, представља центар физичке хемије и омогућава предвиђање правца и исхода хемијских процеса у стварном свету.

Референце

Категорија:Термодинамика