分析中的化学平衡
活度系数
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数清楚一份溶液里有多少离子是一回事;每个离子在反应中有多「有效」又是另一回事。在一份拥挤、含盐的溶液里,离子被邻居推搡、屏蔽,于是每个离子表现得就好像比按头数所说的浓度更稀。活度系数就是那个校正因子——一个你用来乘以浓度、从而得到有效反应浓度的数。
它用希腊字母 gamma 表示,是浓度与活度之间的桥梁:活度等于活度系数乘以浓度。在非常稀的溶液里,离子彼此相距很远、互不理睬,这个系数基本上是 1,浓度就说明了一切。随着溶液变得更咸——随着离子强度上升——这个系数会降到 1 以下,离子表现得比它们的数目所暗示的更弱。
这正是为什么精确的平衡计算用的是活度而不是原始浓度:仅凭浓度算出来的 Ksp 或 Ka,在真实的离子样品里可能明显偏差。要诚实承认的提醒是,活度系数本身也是估算出来的,通常来自德拜-休克尔方程,而这个方程只有在相当稀的溶液里才可信;到了浓盐水里,连这些估算都力不从心,化学家便退而求其次,使用实测值或经验值。
在纯水中钙离子的活度系数接近 1,但在 0.1 M 的盐溶液里它会降到大约 0.4——于是这个带两个正电荷的钙在平衡中「算作」的还不到它实际浓度的一半。
电荷越多、盐越浓,系数离 1 越远(越小)。
电荷越高的离子,活度系数下降得越快:在相同离子强度下,一个 +2 或 +3 价的离子要被校正得比 +1 价的离子多得多。不带电的分子即使在含盐溶液里活度系数也接近 1,因为它们不会被周围的离子云拉扯。
又称
另见