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L'activité chimique d'une espèce chimique correspond à la concentration active de cette espèce. En effet, au sein d'une solution les interactions d'ordre électrostatique entre les différentes espèces amoindrissent leur potentiel de réactivité.
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Thermochimie - Chimie générale - Électrochimie
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L'activité chimique d'une espèce chimique (atome, molécule, ion, etc... ) correspond à la concentration active de cette espèce. En effet, au sein d'une solution les interactions d'ordre électrostatique entre les différentes espèces amoindrissent leur potentiel de réactivité. Il faut par conséquent corriger le terme de concentration par un cœfficient inférieur à l'unité, nommé cœfficient d'activité, . Ce cœfficient rend compte du caractère non idéal du mélange.
Par convention cette grandeur est sans dimension.
Définition
On peut définir l'activité à partir de la notion de potentiel chimique : .
Ce potentiel chimique dépend de la température T, de la pression p et de l'activité selon la formule :
où est la constante des gaz parfaits et est la valeur de lorsque le constituant est dans son état standard à la température T.
Cette relation est équivalente à celle donnée pour définir l'activité. Il existe des définitions plus précises selon l'état du composé : gaz, en phase condensée pure, dans un mélange condensé parfait ou en soluté en solution illimitément diluée.
Cas d'un composé dans une solution liquide
L'activité s'exprime sous la forme :
où est le cœfficient d'activité de l'espèce i, sa concentration dans la solution, exprimée en mol·L-1. Le terme (concentration de référence), est égal, par convention, à 1 mol·L-1. On a alors :
Dans une solution liquide, le cœfficient d'activité d'un ion isolé n'est pas mesurable car il est expérimentalement impossible de mesurer le potentiel électrochimique d'un ion, indépendamment des autres ions présents dans la solution. C'est pourquoi on introduit la notion de cœfficient d'activité moyen.
Runner Ladies Nike Trainers LW LD wCH5UqH4nCas d'un composé dans un mélange gazeux
L'activité s'exprime sous la forme :
où est le cœfficient d'activité (, sans dimension) de l'espèce i ; la fraction molaire du composé dans le mélange gazeux ; la pression partielle du gaz i et la pression totale du mélange exprimée en bar.
La quantité a la dimension d'une pression et est appelée fugacité.
est la pression standard. Par convention, elle est égale à 1 bar.
On a alors :
Remarque :
- Pour un gaz parfait, le cœfficient d'activité est égal à 1.
Phase condensée pure
Dans le cas de phases condensées pures, solides ou liquides, l'activité est égale à 1 par convention.
Cooper Ladies Val Canvas Lee Shoes Txq7CIwTdSolution solide
Il s'agit d'une solution homogène entre plusieurs corps dans l'état solide. On trouve ce phénomène, par exemple, dans les cristaux naturels (exemple du quartz, silice cristallisée : , dopée au fer ou au manganèse).
L'activité de l'espèce i en solution solide, a pour expression : où est la Fraction molaire de ce composé.
Approximations usuelles
On peut simplifier les relations ci-dessus en considérant que :
- Pour une solution :
- Le solvant est l'espèce particulièrement majoritaire. Il peut par conséquent être assimilé à une phase pure et son activité est alors égale à 1.
- Quand la concentration d'un soluté est faible, son cœfficient d'activité est voisin de 1. Cela entraîne que l'activité devient égale au rapport de sa concentration sur la concentration de référence :
- .
- Pour un mélange de gaz : l'activité est égale au rapport de la pression partielle du gaz sur la pression standard, tant que cette pression garde des valeurs faibles ce qui entraîne que est proche de 1 ;
- Pour un corps pur l'activité est égale à 1.
L'activité chimique intervient dans l'expression de la constante d'équilibre.
Voir aussi
Notes et références
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