分析中的化學平衡
活度係數
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數清楚一份溶液裡有多少離子是一回事;每個離子在反應中有多「有效」又是另一回事。在一份擁擠、含鹽的溶液裡,離子被鄰居推搡、屏蔽,於是每個離子表現得就好像比按頭數所說的濃度更稀。活度係數就是那個校正因子——一個你用來乘以濃度、從而得到有效反應濃度的數。
它用希臘字母 gamma 表示,是濃度與活度之間的橋梁:活度等於活度係數乘以濃度。在非常稀的溶液裡,離子彼此相距很遠、互不理睬,這個係數基本上是 1,濃度就說明了一切。隨著溶液變得更鹹——隨著離子強度上升——這個係數會降到 1 以下,離子表現得比它們的數目所暗示的更弱。
這正是為什麼精確的平衡計算用的是活度而不是原始濃度:僅憑濃度算出來的 Ksp 或 Ka,在真實的離子樣品裡可能明顯偏差。要誠實承認的提醒是,活度係數本身也是估算出來的,通常來自德拜-休克爾方程,而這個方程只有在相當稀的溶液裡才可信;到了濃鹽水裡,連這些估算都力不從心,化學家便退而求其次,使用實測值或經驗值。
在純水中鈣離子的活度係數接近 1,但在 0.1 M 的鹽溶液裡它會降到大約 0.4——於是這個帶兩個正電荷的鈣在平衡中「算作」的還不到它實際濃度的一半。
電荷越多、鹽越濃,係數離 1 越遠(越小)。
電荷越高的離子,活度係數下降得越快:在相同離子強度下,一個 +2 或 +3 價的離子要被校正得比 +1 價的離子多得多。不帶電的分子即使在含鹽溶液裡活度係數也接近 1,因為它們不會被周圍的離子雲拉扯。
又稱
另見