ترموډینامیکي فعالیت

په کیمیاوي ترموډینامیک کې، فعالیت (چي په  سمبول ښودل کېږي) په مخلوط کې د یوې نوعې د "اغېزمن غلظت" مقدار دی، په دې معنا چې د نوعو کیمیاوي پوتنشیل د حقیقي محلول په فعالیت پورې اړه لري، لکه څنګه چې آيدیال محلول په غلظت پورې اړه لري. د "فعالیت" اصطلاح په دې مفهوم، امریکایي کیمیا پوه ګیلبرټ ان. لیوس په ۱۹۰۷ ز کال کې وړاندې کړه.   

په دودیز ډول، فعالیت بې بعده کمیت ګڼل کېږي، که څه هم  مقدار یې د نوعو د معیاري حالت په معمولي ټاکنو پورې اړه لري. په غلیظو پړاوونو (جامدات یا مایعات) کې د خالصو موادو فعالیت معمولاً د واحد ( د ۱ عدد) په توګه په پام کې نیول کېږي. فعالیت د حرارت په درجه، فشار او مخلوط په ترکیب او داسې نورو پورې اړه لري. فعالیت د ګازونو لپاره اغېزمن قسمي فشار دی او معمولاً د نادوامي یا فوګاسیت په نامه یادېږي.  

د فعالیت او د غلظت د نورو مقدارونو ترمنځ توپیر له دې امله رامنځته کېږي، چې په ناآیدیال ګازونو یا محلولونو کې د مالیکولونو د مختلفو ډولونو ترمنځ تعاملونه د مالیکولونو د مشابه ډولونو تر منځ تعاملونو سره توپیر لري. د آیون فعالیت په ځانګړې توګه د هغه د چاپېریال تر اغېزې لاندې دی.  

فعالیتونه باید د تعادل د ثابتونو د تعریف کولو لپاره وکارول شي، خو په عمل کې، زیاتره یې پرځای غلظتونه کارول کېږي. دا کار اکثراً د تعامل سرعتونو د معادلاتو لپاره صدق کوي. خو داسې حالات شته چې فعالیت او غلظت په کې د پام وړ توپیر لري او له همدې امله چېرې چې فعالیتونه اړین وي، د تعادل په واسطه تخمین اعتبار نلري. د دې موضوع د روښانه کولو لپاره دوه مثالونه مرسته کوي:   

• د پوتاشیم هایدروجن آیودایت  په  ۰۰۲ مولر محلول کې فعالیت د هایدروجن د آیون د محاسبه شوي غلظت په پرتله ۴۰٪ ټیټ دی، چې د انتظار څخه د ډېر لوړ pH لامل کېږي.  
• کله چې د هایدروکلوریک اسید ۰۱ مولره محلول چې د میتایل ګرین شاخص لري، د مګنیزیم کلوراید ۵ مولره محلول ته اضافه شي، د شاخص رنګ له شنه څخه ژېړ ته بدلیږي، چې دا د تیزابیت زیاتوالی ښيي – په داسې حال کې چې اسید نری یا رقیق شوی. که څه هم په ټیټ ایونیک ځواک(۰،۱ مولر څخه کم) کې د فعالیت ضریب واحد ته نږدې کېږي، په حقیقت کې دا ضریب کولی شي، د آیوني نظام په لوړ ځواک کې د آیوني ځواک په واسطه لوړ شي، د هایدروکلوریک اسید محلولونو لپاره یې لږ تر لږه شاوخوا  ۰،۴ مولر دی.    

تعریف 

د یو نوعې  نسبي فعالیت چې په i ښودل کېږي a_i، په لاندې ډول تعریف کیري:  

$a_{i}=e^{\frac {\mu _{i}-\mu _{i}^{\ominus }}{RT}}$

په دې رابطه کې  تر مطلوبو شرایطو لاندې د  نوعې (مولر) کیمیاوي پوتنشیل دی، μo
i  د معیاري شرایطو تر تعریف شوي سټ لاندې د همغه نوعې (مولر) کیمیاوي پوتنشیل دی،R  د ګاز ثابت دی،T  ترموډینامیکي حرارت درجه ده او  د اسپوننشیل ثابت دی.  

یا دا معادله په لاندې ډول هم لیکل کېدی شي:  

$\mu _{i}=\mu _{i}^{\ominus }+RT\ln {a_{i}}$

په عمومي توګه، فعالیت په هر هغه فکتور پورې اړه لري چې کیمیاوي پوتنشیل بدل کړي. دا ډول فکتورنه دا دي: غلظت، د حرارت درجه، فشار، د کیمیاوي نوعو ترمنځ تعاملات، بریښنایي ساحې او نور. یو شمېر دا فکتورونه په ځانګړي ډول غلظت او تعاملات په شرایطو پورې اړه لري او ښايي د نورو په پرتله ډېر مهم وي. 

فعالیت د معیاري حالت په ټاکنه پورې اړه لري؛ داسې چې د معیاري حالت بدلون، د فعالیت د بدلون لامل هم کېږي. دا په دې معنا ده چې فعالیت یوه نسبي اصطلاح ده چې بیانوي: یو مرکب د معیاري حالت تر شرایطو لاندې د اوسېدلو وخت په پرتله څومره "فعال" دی. په اصل کې، د معیاري حالت ټاکنه اختیاري ده؛ خو اکثراً د ریاضیکي یا تجربوي اسانتیا په پار غوره کېږي. له بلې خوا دا هم ممکنه ده چې یو "مطلق فعالیت" ،λ  تعریف کړو چې په لاندې ډول لیکل کېږي:   

$\lambda _{i}=e^{\frac {\mu _{i}}{RT}}\,$

د فعالیت ضریب 

د فعالیت ضریبγ ، چې یو بې بعده کمیت هم دی، فعالیت د اندازه شوي مقدار کسر x_i (یا د ګاز په مرحله کې y_i )، موللټيb_i ، کتلوي کسر ، د مقدار غلظت (مولرټي)  یا کتلوي غلظت  سره تړليρ_i:

$a_{ix}=\gamma _{x,i}x_{i},\ a_{ib}=\gamma _{b,i}{\frac {b_{i}}{b^{\ominus }}},\,a_{iw}=\gamma _{w,i}w_{i},\ a_{ic}=\gamma _{c,i}{\frac {c_{i}}{c^{\ominus }}},\,a_{ir}=\gamma _{\rho ,i}{\frac {\rho _{i}}{\rho ^{\ominus }}}\,$

په معیاري موللټي b^o (معمولاً ۱ مول پر کیلوګرام) یا په معیاري مقدار غلظت c^o (معمولاً ۱ مول پر لیتر) باندې وېشل اړین دي، ترڅو ډاډ ترلاسه شي چې فعالیت او د فعالیت ضریب دواړه څرنګه چې قرارداد شوی، بې بعده دي.

فعالیت په ټاکل شوي معیاري حالت او د ترکیب په مقیاس پورې اړه لري؛ د نمونې په توګه: په رقیق حد کې د مقدار کسر، کتلوي کسر، یا د مولریټي عددي مقدار ته نږدې کېږي، چې ټول توپیر لري. که څه هم د فعالیت ضریبونه مشابه دي.  

کله چې د فعالیت ضریب ۱ ته نږدې وي، ماده د هینري قانون له مخې تقریباً آیدیال چلند ښیي (خو لزوماً د آیدیال محلول په مفهوم نه). په دې حالتونو د فعالیت په ځای د ترکیب مناسب بې بعده مقدار ،  یا   لیکل کېدی شي. دا هم ممکنه ده چې د فعالیت ضریب د راولټ قانون پر بنسټ تعریف شي: د نظري او تطبیقي کیمیا نړیواله اتحادیه (IUPAC) د دې فعالیت ضریب لپاره د f  سمبول وړاندیز کوي، خو دا سمبول باید د فوګاسیټ سره غلط نه شي.  

$a_{i}=f_{i}x_{i}\,$

معیاري حالتونه  

ګازونه  

په اکثرو لابراتوارواري حالتونو کې، د حقیقي ګاز او آیدایال ګاز ترمنځ د چلند توپیر د نورو ګازونو په شتون پورې نه، بلکې یوازې په فشار او د تودوخې په درجې پورې اړه لري. د حرارت په معینه درجه کې، د  ګاز "اغېزمن" فشار د هغې د فوګاسیټ  سره لاسته راځي: ښايي دا د میخانیکي فشار څخه لوړ یا ټیټ وي. د تاریخي قرارداد له مخې: فوګاسیټونه د فشار بعد لري، نو بې بعده فعالیت د لاندې معادلې په وسیله ترلاسه کېږي:

$a_{i}={\frac {f_{i}}{p^{\ominus }}}=\varphi _{i}y_{i}{\frac {p}{p^{\ominus }}}$

چې  د نوعې د بې بعده کوفاسيټ ضریب،   په ګازي مخلوط کې (د خالص ګاز لپاره y = 1) د هغې کسر او  مجموعي فشار دی. د  مقدار معیاري فشار دی: دا ممکن د ۱ اتموسفیر (۱۰۱،۳۲۵ پاسکال) یا ۱ بار (۱۰۰ پاسکال) سره برابر وي، چې د ډېټا په سرچینې پورې اړه لري او تل باید یاد شي. 

په عمومي ډول مخلوطونه 

د عمومي مخلوط د ترکیب د څرګندولو ترټولو آسانه طریقه دا ده چې د مختلفو اجزاوو د مقدار کسرونه  (  د ګاز په مرحله کې لیکل کېږي) وکارول شي، چې په هغې کې

$x_{i}={\frac {n_{i}}{n}}\,,\qquad n=\sum _{i}n_{i}\,,\qquad \sum _{i}x_{i}=1\,$

په مخلوط کې د هر جز معیاري حالت خالصه ماده په پام کې نیول کېږي، یعنې خالصه ماده د یوه فعالیت لري. کله چې د فعالیت ضریبونه وکارول شي، دا ضریبونه معمولاً د رائول قانون پر بنسټ تعریف کېږي،

$a_{i}=f_{i}x_{i}\,$

چې  د رائول قانون د فعالیت ضریب دی: د یو فعالیت ضریب د رائول قانون سره سم آیدیال چلند په توګه کوي.  

رقیق محلولونه (غیر آیوني)

په رقیق محلول کې یو منحله ماده معمولاً د رائول قانون پرځای د هنري قانون څخه پيروي کړي او ډېر معمول دی چې د محلول ترکیب د مقدار کسر په ځای د منحله مادې د مقدار غلظت c (په مول\لیتر) یا د موللټي b (مول\کیلوګرام) پر حسب بیان شي. د رقیق محلول معیاري حالت د  غلظت (موللټي  ) فرضي محلول دی چې آیدیال چلند ښیې (چې د "نامحدود - رقیق" چلند په نوم هم یادیږي). معیاري حالت او په پایله کې فعالیت، په دې پورې اړه لري چې د ترکیب کوم مقدار څخه کار اخیستل کېږي. زیاتره وخت موللیټي غوره بلل کېږي، ځکه چې د ناآیدیال مرکبونو حجمونه په اصل کې جمعي نه دي او د حرارت په درجې پورې اړه لري: موللیټي په حجم پورې اړه نه لري، په داسې حال کې چې د مقدار غلظتونه یې لري.  

د منحله مادې فعالیت د لاندې معادلاتو په وسیله ترلاسه کېږي

${\begin{aligned}a_{c,i}&=\gamma _{c,i}\,{\frac {c_{i}}{c^{\ominus }}}\\[6px]a_{b,i}&=\gamma _{b,i}\,{\frac {b_{i}}{b^{\ominus }}}\end{aligned}}$