Aktivität (Chemie)

Aktivität (Chemie)

Die Aktivität ist eine wichtige Größe in der physikalischen Chemie, die anstelle der Stoffkonzentration verwendet wird. Mit der Aktivität können reale Mischungen genau beschrieben werden, indem sie die gleichen Gesetzmäßigkeiten wie ideale Mischungen widerspiegeln.

Einleitung

Aktivitäten sind nützlich, um verschiedene Eigenschaften von Lösungen, wie Leitfähigkeiten, Dampfdrücke, Gefrierpunkte, Siedepunkte, osmotische Drücke und Volumenänderungen, genau zu beschreiben. Die tatsächliche Konzentration eines Stoffes kann eine nicht proportionale Änderung der physikalischen Eigenschaften verursachen. Daher wird die Aktivität als Produkt aus Aktivitätskoeffizient und Konzentration verwendet, um den richtigen Wert zu erhalten.

Aktivitätskoeffizient

Der Aktivitätskoeffizient ist das Verhältnis der Aktivität zur Konzentration und variiert mit zunehmender Konzentration. In idealen Lösungen beträgt der Aktivitätskoeffizient 1, während er in realen Lösungen davon abweicht.

Aktivität von Ionen und Elektrolyten

Die Aktivität von Ionen in Elektrolytlösungen kann durch Ladungen einzelner Ionen oder durch Leitfähigkeitsmessungen bestimmt werden. In Elektrolytlösungen ist der Aktivitätskoeffizient fast immer kleiner als 1 und konvergiert bei hoher Verdünnung gegen 1. Die Bestimmung eines individuellen Aktivitätskoeffizienten für eine Ionensorte ist nicht möglich, da Kationen und Anionen gemeinsam vorliegen. Daher wird ein mittlerer Aktivitätskoeffizient angegeben, der die physikalischen Abweichungen beider Ionen angibt.

Aktivitätskoeffizient im Ingenieurbereich und in der Elektrochemie

Im technischen Bereich werden Gleichungen wie NRTL, UNIQUAC und UNIFAC verwendet, um den Aktivitätskoeffizienten abzuschätzen. In der Elektrochemie beschreibt der Aktivitätskoeffizient die elektrostatische potentielle Energie, die bei der Aufladung von Ionen entsteht. Die Debye-Hückel-Theorie ermöglicht die Berechnung des Aktivitätskoeffizienten für verdünnte Elektrolyte.

Fazit

Die Aktivität ist eine wichtige Größe, um reale Mischungen genau zu beschreiben. Der Aktivitätskoeffizient spielt dabei eine entscheidende Rolle und ermöglicht die Berechnung verschiedener Eigenschaften von Lösungen. In vielen Bereichen der Chemie und Ingenieurwissenschaften ist das Verständnis der Aktivität und des Aktivitätskoeffizienten unerlässlich.

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