Aktivitätsprodukt

Aktivitätsprodukt, häufig als Aktivitätsprodukt Q bezeichnet, ist ein Begriff aus der Chemie, der das Produkt der Aktivitäten der an einer Reaktion beteiligten Spezies beschreibt. Es dient dazu, den aktuellen Zustand eines Systems im Hinblick auf das chemische Gleichgewicht zu charakterisieren und lässt sich mit der Gleichgewichtskonstante K vergleichen.

Formal gilt für eine allgemeine Reaktion aA + bB ⇌ cC + dD das Aktivitätsprodukt Q = a_C^c a_D^d / (a_A^a a_B^b). Die Aktivitäten a_i sind dimensionslose Größen; in Lösungen nähert man a_i durch a_i = γ_i [i], wobei γ_i der Aktivitätskoeffizient ist. In Gasgemischen genügt häufig a_i ≈ f_i (P_i/P°). Beispiel: Für H2 + I2 ⇌ 2 HI ist Q = a_HI^2 / (a_H2 a_I2).

Der Zusammenhang mit dem Gleichgewicht ergibt sich aus der Gibbs-Gleichung: ΔG = ΔG° + RT ln Q. Bei Gleichgewicht gilt Q = K und ΔG = 0. Liegt Q unter K, verschiebt sich das System tendenziell in Richtung der Produkte; liegt Q über K, dominiert die Reaktion in Richtung der Edukte.

Ein spezieller Anwendungsfall ist das Solubilitätsprodukt-Konzept: Für AB(s) ⇌ A^+ + B^- gilt K_sp = a_A^+ a_B^-. Der Ionensättigungsquotient Q_sp vergleicht Q_sp mit K_sp: Q_sp > K_sp führt zur Ausfällung, Q_sp < K_sp zur weiteren Lösung, Q_sp = K_sp entspricht dem Gleichgewichtspunkt.

Aktivitätsprodukte finden Anwendung in Geochemie, Umweltchemie und Analytik, wo Annäherungen der Aktivitäten durch Konzentrationen oder Aktivitätskoeffizienten nötig sind, um Reaktionszustände und Lösungen zu bewerten.