Aktivitetskoefficienter

Aktivitetskoefficienter er dimensionløse faktorer, der anvendes til at korrigere koncentrationer i opløsninger for ikke-ideelle interaktioner mellem partikler. Den kemiske aktivitet a_i af komponenten i er givet ved a_i = γ_i · m_i (eller γ_i · c_i), hvor γ_i er aktivitetkoefficienten og m_i er molaritet (eller c_i molaritet). I ideelle opløsninger er γ_i = 1, men i virkeligheden afviger γ_i fra 1, især ved høj koncentration eller ved stærke elektrolytter.

Den teoretiske ramme består primært af Debye–Hückel-ligningen. For små ioner i vandige opløsninger kan man bruge log10 γ_i = -A z_i^2 sqrt(I) / (1 + B a_i sqrt(I)), hvor z_i er ionens ladning, I er ionstyrken, og A og B er temperaturafhængige konstanter for solventet. Denne form er giltig ved lav ionstyrke (limiting law). Udvidet Debye–Hückel og Davies-ligninger giver bedre nøjagtighed ved højere I. Den gennemsnitlige aktivitetkoefficient γ± beskriver et salts samlede effekt og indgår i sammenhænge for molekylechner og saltopløsninger.

Der findes yderligere modeller som Pitzer-modellen, der anvender viriale koefficienter til meget koncentrerede elektrolytløsninger, og NRTL- eller andere heterogene modeller, der bruges i ikke-ioniske systemer eller ved specifikke interaktioner.

Anvendelserne omfatter beregning af ligevægte og termodynamiske egenskaber i elektrolytløsninger, batterier og andre kemiske systemer. Aktivitetkoefficienterne gør det muligt at udtrykke ligevægte og elektrodenpotentialer mere præcist, især hvor interaktioner mellem ioner og solvent er betydelige. Data til γ_i opnås eksperimentelt eller gennem parametre i vandbaserede modeller og afhænger af temperatur og opløsningsmiddel.