50
22 Potentielchimique,
activité d’un soluté
Mots clés
Potentiel chimique, activité, coefficient d’activité
1. POTENTIEL CHIMIQUE À T, P ET pH CONSTANTS
Le potentiel chimique ′
μ i d’un constituant i est la dérivée partielle de l’enthalpie libre
d’un système par rapport à la quantité n i de ce constituant ; la température, la pression et
les quantités des autres constituants (j) sont considérés comme constants :
′ =
∂ ′
∂
≠
μ i
i T P pH n
G
n
j i
, ,
,
(1)
Le potentiel chimique (en J mol –1 ) d’un constituant i dans une phase condensée (liquide)
est donné par la relation :
′ = ′ +
μ
μ
i
i
i
RT Log a
0
(2)
• ′
μ i (J mol –1 ) est le potentiel chimique de i (ou enthalpie libre molaire partielle de i) ;
• ′
μ i
0 (J mol –1 ) est le potentiel chimique standard, ou enthalpie libre standard du composé i.
• R est la constante des gaz parfaits (8,31 J mol –1 K –1 ), T la température absolue (K) et
a i l’activité du constituant i.
2. ACTIVITÉ D’UN SOLUTÉ
L’activité d’un soluté est associée à sa concentration molaire, mais c’est une grandeur
sans dimension. L’activité a i d’un soluté i est donnée par la formule :
a
C
C
i
i
i
i
o
γ
(3)
• g i est le coefficient d’activité du composé i. C’est un nombre sans dimension qui permet de corriger les termes de concentration selon l’ampleur des interactions entre les
espèces présentes dans la solution. En règle générale, g ≠ 1, ce qui caractérise les
solutions réelles, alors que g = 1 caractérise les solutions idéales (aucune interaction).
• C i représente la concentration molaire du composé i dans la solution.
• C i
o est la concentration molaire du composé i à l’état standard, représenté par convention par une solution supposée idéale de i à la concentration de 1 mol L –1 . Pour tout
soluté, C i
o = 1 mol L –1 .
Pour des raisons pratiques, on simplifie l’expression de l’activité :
• On considère dans toutes les fiches suivantes que le coefficient d’activité de chacun des
constituants des systèmes thermodynamiques décrits est égal à l’unité (g = 1). Cette
approximation est souvent justifiée car le coefficient d’activité est proche de 1 pour les
9782100724185-Livre.indb 50
20/05/15 19:11
22 Potentielchimique,
activité d’un soluté
Mots clés
Potentiel chimique, activité, coefficient d’activité
1. POTENTIEL CHIMIQUE À T, P ET pH CONSTANTS
Le potentiel chimique ′
μ i d’un constituant i est la dérivée partielle de l’enthalpie libre
d’un système par rapport à la quantité n i de ce constituant ; la température, la pression et
les quantités des autres constituants (j) sont considérés comme constants :
′ =
∂ ′
∂
≠
μ i
i T P pH n
G
n
j i
, ,
,
(1)
Le potentiel chimique (en J mol –1 ) d’un constituant i dans une phase condensée (liquide)
est donné par la relation :
′ = ′ +
μ
μ
i
i
i
RT Log a
0
(2)
• ′
μ i (J mol –1 ) est le potentiel chimique de i (ou enthalpie libre molaire partielle de i) ;
• ′
μ i
0 (J mol –1 ) est le potentiel chimique standard, ou enthalpie libre standard du composé i.
• R est la constante des gaz parfaits (8,31 J mol –1 K –1 ), T la température absolue (K) et
a i l’activité du constituant i.
2. ACTIVITÉ D’UN SOLUTÉ
L’activité d’un soluté est associée à sa concentration molaire, mais c’est une grandeur
sans dimension. L’activité a i d’un soluté i est donnée par la formule :
a
C
C
i
i
i
i
o
γ
(3)
• g i est le coefficient d’activité du composé i. C’est un nombre sans dimension qui permet de corriger les termes de concentration selon l’ampleur des interactions entre les
espèces présentes dans la solution. En règle générale, g ≠ 1, ce qui caractérise les
solutions réelles, alors que g = 1 caractérise les solutions idéales (aucune interaction).
• C i représente la concentration molaire du composé i dans la solution.
• C i
o est la concentration molaire du composé i à l’état standard, représenté par convention par une solution supposée idéale de i à la concentration de 1 mol L –1 . Pour tout
soluté, C i
o = 1 mol L –1 .
Pour des raisons pratiques, on simplifie l’expression de l’activité :
• On considère dans toutes les fiches suivantes que le coefficient d’activité de chacun des
constituants des systèmes thermodynamiques décrits est égal à l’unité (g = 1). Cette
approximation est souvent justifiée car le coefficient d’activité est proche de 1 pour les
9782100724185-Livre.indb 50
20/05/15 19:11