分析中的化學平衡

活度

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濃度數的是一份溶液裡有多少離子。活度問的是一個更微妙的問題:到了該反應的時候,那些離子實際上「露面」了多少?在一份擁擠、含鹽的溶液裡,每個離子都被一團帶相反電荷的鄰居半圍困著,於是它表現得就好像比簡單計數所說的更稀。活度就是那個有效的、真正表現出來的濃度。

正式地說,活度等於濃度乘以活度係數。它才是平衡常數、電極電位和 pH 真正賴以建立的量——大自然回應的是活度,而不是離子的裸頭數。在非常稀的溶液裡,離子幾乎感覺不到彼此,活度與濃度幾乎重合;在濃溶液裡,它們就明顯分道揚鑣了。

凡是講究精確的地方,活度就重要。「真正的」熱力學平衡常數是用活度寫的,而一台 pH 計實際測量的是氫離子的活度,而不是它的濃度。一個誠實的提醒是,單個離子孤立時的活度無法被測量——嚴格說來只有整種鹽的平均值才可測——所以單離子活度以及背後的係數,在某種程度上始終是有用的約定,而不是可以直接稱量出來的事實。

pH 計讀數為 4.0,意味著氫離子的活度是 1 x 10^-4,而不一定是它的濃度。在一份含鹽的樣品裡,實際的氫離子濃度可能比這個讀數所暗示的明顯更高。

pH 測量的是氫離子活度,而非裸濃度。

按照約定,純固體或純液體的活度取作恰好 1,這正是為什麼這些物質會從平衡表達式中消失。溶質的活度以標準的 1 molal(或 1 molar)狀態為參照,所以它是一個無量綱的數。

又稱
effective concentration活度活度