Aktivitätskoeffizienten-Rechner

Ein Aktivitätskoeffizient verknüpft die gemessene Konzentration einer gelösten Spezies mit ihrer wirksamen thermodynamischen Aktivität. In ideal verdünnten Lösungen werden Konzentration und Aktivität gleichgesetzt; der Koeffizient ist dann eins. Reale Ionen wechselwirken durch elektrostatische Anziehung, Abstoßung und das umgebende Lösungsmittel. Ihr chemisches Verhalten weicht deshalb oft von Vorhersagen allein aus der Konzentration ab. Gleichgewichtskonstanten, Elektrodenpotenziale, Löslichkeiten, Säure-Base-Systeme und Reaktionsenergien werden mit Aktivitäten am genauesten beschrieben. Dieser Rechner verwendet die Davies-Gleichung bei 25 Grad Celsius. Sie schätzt den Zehnerlogarithmus des Aktivitätskoeffizienten aus der Ionenstärke I und der Ladungszahl z. Die Ionenstärke fasst alle Ionen einer Lösung zusammen und gewichtet jede Konzentration mit dem Quadrat der Ladung. Da die Davies-Gleichung die Ionenstärke statt einer Speziesliste benötigt, musst du diese bei mehreren Elektrolyten gesondert berechnen. Das Vorzeichen spielt wegen der Quadrierung keine Rolle: Ionen mit zweifach positiver und zweifach negativer Ladung erhalten bei gleicher Ionenstärke dieselbe Schätzung. Die Davies-Gleichung erweitert die Debye-Hückel-Theorie um einen empirischen Term und wird häufig bis zu Ionenstärken von etwa 0.5 Mol pro Liter angewendet. Steigt die Ionenstärke von null an, sagt sie im Allgemeinen einen Koeffizienten unter eins voraus. Mehrwertige Ionen werden wegen des Ladungsquadrats deutlich stärker korrigiert als einwertige. Bei Ionenstärke null ist der Koeffizient eins, entsprechend dem idealen Grenzfall unendlicher Verdünnung. Betrachte das Ergebnis als Schätzung, nicht als universelle Materialeigenschaft. Der Koeffizient hängt von Temperatur, Lösungsmittel, Ionenpaarbildung und Zusammensetzung des Mediums ab. Die vereinfachte Gleichung verwendet dagegen eine Konstante für Wasser bei etwa 25 Grad Celsius. Konzentrierte Salzlösungen, Lösungsmittelgemische und Systeme mit hohen Genauigkeitsanforderungen benötigen ein Modell spezifischer Ionenwechselwirkungen wie Pitzer oder experimentell bestimmte Koeffizienten. Für übliche Lehrveranstaltungen und mäßige Ionenstärken in Wasser bietet Davies eine schnelle Näherung: Multipliziere die Konzentration mit dem berechneten Koeffizienten, um die Aktivität abzuschätzen.