Aktivitetskoefficient

Aktivitetskoefficienten, γ, anger avvikelsen från en ideal blandnings uppförande i en gas eller vätskeblandning, men kan även tala om hur joner och deras elektrostatiska växelverkningar beter sig i elektrolytlösningar. Aktivitetskoefficienten används inom lösningskemin för att göra omräkningar mellan lösta koncentrationer och aktiviteter i kemiska jämviktsuttryck.

Aktivitetskoefficienten definieras genom sambandet

a = γ C, alt. a = γ x

där a är aktiviteten för ett ämne, C dess koncentration i enheten mol per liter, x molbråket för det specifika ämnet och γ (den grekiska bokstaven gamma) är aktivitetskoefficienten.

För lösta oorganiska ämnen utan laddning, till exempel oladdade komplex, har aktivitetskoefficienten ett värde nära 1 och man kan därför ofta sätta aktiviteten lika med koncentrationen. Samma sak gäller i princip för joner då jonstyrkan går mot noll, särskilt för joner med låg laddning.

I övrigt kan lösta joner och laddade komplex ha ett värde för γ mellan 0 och 1, och dess värde är starkt beroende av jonstyrkan samt jonens eller komplexets laddning. Det finns inget teoretiskt riktigt samband som beskriver γ som funktion av jonstyrka och laddning för alla förhållanden.

Approximationsmetoder

En ofta använd ekvation, som kan användas vid jonstyrkor upp till 0,5 mol per liter, är Davies ekvation för vattenlösningar:

$\ -{\mbox{lg}}(\gamma )=0,51z^{2}\left({\frac {\sqrt {I}}{1+{\sqrt {I}}}}-0,3I\right)\,,$

där z är jonens eller komplexets laddning, och I är jonstyrkan i mol per liter. Davies' ekvation finns normalt sett inlagd i datorprogram för kemisk jämvikt och kan därför lätt användas i jämviktsberäkningar.

Vid jonstyrkor högre än 0,5 mol/l måste mer komplicerade samband användas, till exempel Pitzer's ekvationer eller Specific ion-interaction theory (SIT).

Exempelberäkning

Nedan visas sambandet mellan jonens laddning och aktivitetskoefficienten för jonstyrkor upp till 0,5 mol per liter, beräknad enligt Davies' ekvation, då temperaturen är 25 grader Celsius:

Aktivitetskoefficienter (γ) som funktion av jonstyrkan och jonens laddning (z) i vatten enligt Davies' ekvation

Jonstyrka (mol/l)	γ då z = 0	γ då z = ± 1	γ då z = ± 2	γ då z = ± 3	γ då z = ± 4
0	1	1	1	1	1
0,0005	1	0,975	0,903	0,795	0,664
0,001	1	0,965	0,867	0,725	0,565
0,002	1	0,952	0,820	0,640	0,452
0,005	1	0,927	0,738	0,505	0,297
0,01	1	0,902	0,661	0,334	0,191
0,02	1	0,871	0,574	0,287	0,109
0,05	1	0,821	0,454	0,169	0,0426
0,1	1	0,781	0,372	0,108	0,0191
0,2	1	0,746	0,310	0,0717	0,00922
0,5	1	0,733	0,289	0,0610	0,00693

Vid högre jonstyrkor än 0,5 mol/l beror värdet för γ även på andra faktorer som är specifika för olika joner, varför γ då blir beroende av sammansättningen av joner i lösningen.

Litteratur

• M. M. Benjamin. Water chemistry (2002, McGraw-Hill).