活量

テンプレート:出典の明記 活量（かつりょう、テンプレート:Lang-en-short）は、実在溶液における実効モル濃度である。できる限りモル濃度（あるいは他の濃度）に近い性質を持ち、しかも厳密な熱力学の関係に登場し得る量である。一般的には、温度、圧力、物質量についての複雑な関数になる。

理想系と実存系に存在する誤差を修正するためにギルバート・ルイスによって導入された物理量で、普通$a$、或いは$A$と表される。活動度と呼ばれる場合もある。

化学ポテンシャルとの関係

理想的な混合物の場合、成分$i$の化学ポテンシャルはラウールの法則より以下のように与えられる：

${\mu }_i(p,T)={\mu }_i^{\circ }(T)+RT\ln x_i$

ここで、${\mu }_i^{\circ }$は基準となる化学ポテンシャル、$x_i$は成分$i$のモル分率、$p$は圧力、$T$は温度である。

これに対し実在系、すなわちラウールの法則が成り立たない系では、化学ポテンシャルは以下のように活量で表される：

${\mu }_i(p,T)={\mu }_i^{\circ }(T)+RT\ln a_i$

つまり

$\mathrm{\Delta }{\mu }_i=RT\ln a_i⟺a_i=e^{\mathrm{\Delta }{\mu }_i/RT}$

である。

溶液の場合、溶質の濃度が0に近づくにつれてラウールの法則からのズレが小さくなるため、溶媒および溶質の活量はモル分率で近似される（$x_{\mathrm{s}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{v}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{t}}\to 1$、$x_{\mathrm{s}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{u}\mathrm{t}\mathrm{e}}\to 0$につれて$a_{\mathrm{s}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{v}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{t}}\to x_{\mathrm{s}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{v}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{t}}$、$a_{\mathrm{s}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{u}\mathrm{t}\mathrm{e}}\to x_{\mathrm{s}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{u}\mathrm{t}\mathrm{e}}$）。

活量係数

活量係数（テンプレート:Lang-en-short）$\gamma$は次式によって定義される。

$a_i\equiv {\gamma }_i{x}_i$

これは理想とする数値からのずれを表す指標となっている。希薄溶液の場合、溶液および溶質の活量係数は1に近づく（$x_{\mathrm{s}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{v}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{t}}\to 1$、$x_{\mathrm{s}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{u}\mathrm{t}\mathrm{e}}\to 0$につれて${\gamma }_{\mathrm{s}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{v}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{t}}\to 1$、${\gamma }_{\mathrm{s}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{u}\mathrm{t}\mathrm{e}}\to 1$）。

絶対活量

絶対活量（テンプレート:Lang-en-short）は以下のように定義される。そのため$a$は相対活量（テンプレート:Lang-en-short）と呼ばれることもある。

$\{\begin{array}{c}{\lambda }_i\equiv \exp ({\mu }_i/RT)\\ \frac{{\lambda }_i}{{\lambda }_i^{\circ }}=\frac{\mathrm{\Delta }{\mu }_i}{RT}\end{array}$

近似

活量は分圧を基準圧力1 barで除したものや、モル濃度を基準濃度1 mol/Lで除したもので近似される。

関連項目

• ラウールの法則
• ヘンリーの法則
• フガシティー