活量

活量（かつりょう、英: activity）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

$\Delta \mu _{i}=RT\ln a_{i}\iff a_{i}=e^{\Delta \mu _{i}/RT}$

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（$x_{\mathrm {solvent} }\to 1$、$x_{\mathrm {solute} }\to 0$につれて$a_{\mathrm {solvent} }\to x_{\mathrm {solvent} }$、$a_{\mathrm {solute} }\to x_{\mathrm {solute} }$）。

活量係数

活量係数（英: activity coefficient）$\gamma$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（$x_{\mathrm {solvent} }\to 1$、$x_{\mathrm {solute} }\to 0$につれて$\gamma _{\mathrm {solvent} }\to 1$、$\gamma _{\mathrm {solute} }\to 1$）。

絶対活量

絶対活量（英: absolute activity）は以下のように定義される。そのため$a$は相対活量（英: relative activity）と呼ばれることもある。

${\begin{cases}\lambda _{i}\equiv \exp(\mu _{i}/RT)\\\displaystyle {\frac {\lambda _{i}}{\lambda _{i}^{\circ }}}={\frac {\Delta \mu _{i}}{RT}}\end{cases}}$

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