Определение активности

При приготовлении раствора обычно известна концентрация растворенного вещества. Большинство аналитических методов тоже определяют концентрацию, а не активность вещества.

Аналитические реакции выбраны таким образом, чтобы реагирующее растворенное вещество было полностью израсходовано; поэтому, несмотря на то, что скорость реакции может определяться активностью вещества, а не его концентрацией, результатом аналитических измерений все равно окажется концентрация.

Как правило, спектроскопические методы также дают концентрацию. Для определения активности компонента следует применять методы, основанные на измерении некоторых характеристик системы, находящейся в равновесии.

Хорошим примером является измерение электродного потенциала с помощью ионселективного электрода, как это присходит при измерении рН.

Исследование равновесного распределения вещества между двумя фазами также дает возможность определить его активность. Легкий способ определения активности летучего компонента дает исследование равновесия жидкого раствора и его насыщенного пара.

При равновесии активности вещества в жидкой и газовой фазах должны быть одинаковыми. При обычных условиях (в условиях далеких от критических) насыщенный пар можно считать идеальным газом.

Это справедливо до тех пор, пока остается в силе уравнение состояния идеального газа (1.35):

Определение активности

Замечательным примером является определение активности воды (компонент 1) в растворе. Из-за идеальности газовой фазы, активность воды в газовой фазе  равна ее мольной доли.

Интересно
Следовательно, активность воды в растворе также должна быть равной мольной доле водяного пара в газовой фазе, т. е. относительной влажности воздуха, с которым раствор находится в равновесии. Относительная влажность воздуха может быть легко измерена. 

Если растворенное вещество (компонент 2) тоже является летучим, то зачастую возможно определить его активность в газовой фазе, а, следовательно, и в растворе.

Для бинарных растворов нелетучего компонента активность нелетучего растворенного вещества (2) может быть получена из уравнения Гиббса–Дюгема, которое в данном случае может быть записано в виде (1.36):

Определение активности

Теперь с помощью численного интегрирования можно получить величину a2. В качестве примера на рис. 1.4 представлена активность сахарозы в водном растворе. Видно, что при больших концентрациях величины активности компонентов значительно отклоняются от их мольных долей в растворе.

Например, при Х2=0,1 коэффициент активности воды У1≈ 0,85/0,90 = 0,94, а сахарозы У2≈0,26/0,1 = 2,6.

Для смесей, состоящих более чем из двух компонентов, активность не может быть вычислена таким же способом.

Определение активности

Узнай цену консультации

"Да забей ты на эти дипломы и экзамены!” (дворник Кузьмич)