Recherchez sur tout Techno-Science.net
       
Techno-Science.net : Suivez l'actualité des sciences et des technologies, découvrez, commentez
 A | B | C | D | E | F | G | H | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | +
Activité chimique

L'activité chimique d'une espèce est l'influence de la quantité d'une espèce sur l'énergie libre d'un système. Elle se note a.

Le potentiel chimique µi d'une espèce i est la dérivée partielle de l'Enthalpie libre (La fonction enthalpie libre G a été introduite par Willard Gibbs. Elle est associée au second principe de la thermodynamique, principe d’évolution des systèmes physico-chimiques.) (ou énergie libre (En thermodynamique l’énergie libre F (appelée aussi "énergie libre de Helmholtz") est une fonction d’état extensive dont la variation...) de Gibbs) du système par rapport à la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une...) ni de i (nombre de moles) :

\mu_i = \frac{\partial G}{\partial n_i}

Ce potentiel chimique dépend de la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de...) T, de la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) p et de l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) ai selon la formule :

\mu_i(T,p) = \mu_i^0(T) + R \cdot T \cdot \ln(a_i)

R est la constante des gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas...) parfaits et µi0 est la valeur de µi dans des conditions de référence.

Cas d'un composé dans un mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération...) gazeux

L'activité s'exprime sous la forme :

a_i = \gamma_i \cdot x_i \cdot \frac{p}{p_0} = \frac{f_i}{p_0}

?i est le coefficient (En mathématiques un coefficient est un facteur multiplicatif qui dépend d'un certain objet, comme une variable (par exemple, les coefficients d'un polynôme), un espace vectoriel,...) d'activité (sans dimension) de l'espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la...) i, xi la fraction molaire du composé dans le mélange gazeux et p sa pression exprimée en bar.

La quantité fi a la dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une pièce de...) d'une pression et est nommée fugacité : pour un gaz parfait (Le gaz parfait est un modèle thermodynamique décrivant le comportement de tous les gaz réels à basse pression p.) pur, le coefficient de fugacité est égal à 1.

p0 est la pression standard. Elle vaut 1 bar et sert ici uniquement à retirer les dimensions de la relation. On a alors :

\mu_i(T,p) = \mu_i^0(T) + R \cdot T \cdot \ln(\gamma_i \cdot x_i \cdot \frac{p}{p_0})

Cas d'un composé dans une solution liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.)

L'activité s'exprime sous la forme :

a_i = \gamma_i \frac{C_i}{C_0}

?i est le coefficient d'activité de l'espèce i, Ci sa concentration en solution exprimée en mol·l-1. Le terme C0 vaut 1 mol·l-1 et sert ici uniquement à retirer les dimensions de la relation. On a alors :

\mu_i(T,p) = \mu_i^0(T) + R \cdot T \cdot \ln(\gamma_i \cdot \frac{C_i}{C_0})

On notera que dans une solution liquide le coefficient d'activité d'un ion (Un ion est une espèce chimique électriquement chargée. Le terme vient de l'anglais, à partir de l'adjectif grec ἰόν (ion), se traduisant par « allant, qui...) donné (ex : Ca2+,?) n'est pas mesurable car il est expérimentalement impossible de mesurer indépendamment le potentiel électrochimique d'un ion en solution. C'est pourquoi on introduit la notion de coefficient d'activité moyen.

Simplification

On simplifie parfois les relations ci-dessus en considérant que :

  • Pour une solution :
    • le solvant a une activité égale à 1
    • l'activité d'un soluté est égale au rapport de sa concentration avec une concentration de référence tant que celle-ci a des valeurs faibles ;
      a_i = \frac{C_i}{C_0}
      Concrètement, elle est égale à sa concentration en mol·l-1 ;
  • Pour un mélange de gaz : l'activité est égale au rapport de la pression partielle du gaz sur la pression de référence, tant que cette pression garde des valeurs faibles ;
    a_i = \frac{p_i}{p_0}
    Concrètement, elle est égale à la pression partielle en bar (en prenant une pression de référence de 1 bar)
  • Pour un corps solide : un solide, seul dans sa phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :), a une activité de 1.

L'activité chimique (L'activité chimique d'une espèce est l'influence de la quantité d'une espèce sur l'énergie libre d'un système. Elle se note a.) intervient dans la définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.) de la constante d'équilibre.

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

Vous pouvez soumettre une modification à cette définition sur cette page. La liste des auteurs de cet article est disponible ici.
Page générée en 0.052 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - Informations légales