Активністькомпонентів розчину - це концентрація компонентів, розрахована з урахуванням їхньої взаємодії в розчині. Термін «активність» було запропоновано в 1907 році американським вченим Льюїсом як величину, використання якої допоможе порівняно просто описати властивості реальних розчинів.
Інструкція
Існують різноманітні експериментальні методи визначення активності компонентів розчину. Наприклад, підвищення температури кипіння досліджуваного розчину. Якщо ця температура (позначте її символом T) вища за температуру кипіння чистого розчинника (То), то натуральний логарифм активності розчинника обчислюється за такою формулою: lnA = (-?H/RT0T) х?T. Де, ?Н - теплота випаровування розчинника в температурному інтервалі між То і Т.
Можете визначити активність компонентів розчину зниження температури замерзання досліджуваного розчину. У цьому випадку натуральний логарифм активності розчинника розраховується за такою формулою: lnA = (-?H/RT0T) х?T, де, ?H - теплота замерзання розчину в інтервалі між температурою замерзання розчину (Т) і температурою замерзання чистого розчинника (То ).
Розрахуйте активність за допомогою методу вивчення рівноваги хімічної реакції із газовою фазою. Припустимо, у вас відбувається хімічна реакція між розплавом оксиду якогось металу (позначте його загальною формулою МеО) та газом. Наприклад: МеО + Н2 = Ме + Н2О - тобто оксид металу відновлюється до чистого металу з утворенням води у вигляді водяної пари.
У цьому випадку константа рівноваги реакції розраховується так: Кр = (pH2O х Аме) / (рН2 х Амео), де p – парціальний тиск парів водню та води відповідно, А – активності чистого металу та його оксиду відповідно.
Обчисліть активність шляхом обчислення електрорушійної сили гальванічного елемента, утвореного розчином або розплавом електроліту. Цей спосіб вважається одним із найточніших і надійних для визначення активності.
Оборотність капіталу – це швидкість проходження грошима різних стадій виробництва та обігу. Чим більша швидкість обігу капіталу, тим більший прибуток отримає організація, що говорить про зростання її ділової активності.
Інструкція
Оборотність активів у оборотах розрахуйте розподілом розміру виручки на середньорічну вартість активів.
де А - середньорічна вартість активів (всього капіталу) -
В – прибуток за аналізований період (рік).
Знайдений показник вкаже, скільки оборотів здійснюють кошти, вкладені у майно організації за аналізований період. При зростанні значення цього показника підвищується ділова активність фірми.
Розділіть тривалість аналізованого періоду на оборотність активів, тим самим ви знайдете тривалість одного обороту. При аналізі слід враховувати, що менше значення цього показника, краще для організації.
Для наочності використовуйте таблиці.
Розрахуйте коефіцієнт закріплення оборотних активів, який дорівнює середній сумі оборотних активів за аналізований період, поділених на виручку організації.
Цей коефіцієнт свідчить, скільки оборотних коштів витрачено на 1 карбованець реалізованої продукції.
Тепер зробіть розрахунок тривалості операційного циклу, який дорівнює тривалості обороту сировини та матеріалів плюс тривалість обороту готової продукції плюс тривалість обороту незавершеного виробництва, а також тривалість обороту дебіторської заборгованості.
Цей показник повинен розраховуватися протягом кількох періодів. Якщо помічено тенденція до його зростання, це говорить про погіршення стану ділової активності підприємства, т.к. при цьому уповільнюється оборотність капіталу. Тому в компанії підвищуються потреби у коштах, і вона починає відчувати фінансові труднощі.
Пам'ятайте, що тривалість фінансового циклу – це тривалість операційного циклу за мінусом тривалості обороту кредиторської заборгованості.
Що менше значення має цей показник, то вище ділова активність.
На оборотність капіталу впливає і коефіцієнт стійкості економічного зростання. Цей показник вважається за формулою:
(Чпр-Д) / Ск
де Чпр – чистий прибуток компанії;
Д – дивіденди;
Ск – власний капітал.
Цей показник характеризує середній темпи зростання розвитку організації. Чим вище його значення, тим краще, тому що це говорить про розвиток підприємства, розширення та зростання можливостей для підвищення його ділової активності в наступних періодах.
Корисна порада
Поняття "активність" тісно пов'язане з поняттям "концентрація". Їх взаємовідносини описується формулою: У = А/З, де А – активність, З – концентрація, У – «коефіцієнт активності».
Будь-яка фізична чи розумова активність потребує енергії, тому розрахунок денної норми калорій на день для жінки чи чоловіка має враховувати не лише стать, вагу, а й спосіб життя.
Ми щодня витрачаємо енергію на метаболізм (обмін речовин у спокої) та на рух (фізичне навантаження). Схематично це виглядає так:
Енергія = Е основного обміну + Е фізичного навантаження
Енергія основного обміну, чи базовий рівень метаболізму (БРМ)- Basal Metabolic Rate (BMR) - це енергія потрібна для життєдіяльності (метаболізму) організму без фізичного навантаження. Базовий рівень метаболізму - величина, що залежить від ваги, зростання та віку людини. Чим вища людина, і чим більша її вага, тим більше енергії потрібно для обміну речовин, тим вищий базовий рівень метаболізму. І, навпаки, нижче, худші люди матимуть нижчий базовий рівень метаболізму.
Для чоловіків
= 88,362 + (13,397 * вага, кг) + (4,799 * зростання, см) - (5,677 * вік, роки)
Для жінок
= 447,593 + (9.247 * вага, кг) + (3,098 * зріст, см) - (4.330 * вік, роки)
Наприклад, жінка з вагою 70 кг, зріст 170 см, 28 років, вимагає для основного обміну речовин (базового метаболізму)
= 447,593 + (9.247 * 70) + (3,098 *170) - (4.330 *28)
= 447,593 +647,29 +526,66-121,24 = 1500,303 ккал
Ще можна звіритися з таблицею: Добові енерговитрати дорослого населення без фізичної активності згідно з Нормами фізіологічних потреб населення в основних харчових речовинах та енергії.
Фізично неактивна людина витрачає 60-70% денної енергії на основний обмін, а решта 30-40% на фізичну активність.
Як розрахувати загальну кількість енергії, що витрачається організмом на день
Нагадаємо, що загальна енергія – це сума енергії основного обміну речовин (або базовий рівень метаболізму) та енергії, що йде для руху (фізичної активності).
Для обчислення загальної енергії витрат з урахуванням фізичного навантаження існує Коефіцієнт фізичної активності.
Що таке коефіцієнт фізичної активності (КФА)
p align="justify"> Коефіцієнт фізичної активності (КФА) = Рівень фізичної активності - Physical Activity Level (PAL) - це співвідношення загальних енерговитрат при певному рівні фізичної активності до величини основного обміну, або, простіше, значення загальної витраченої енергії розділити на базовий рівень метаболізму.
Чим інтенсивніше фізичне навантаження, тим коефіцієнт фізичної активності буде вищим.
- Люди, які дуже мало рухаються, мають КФА = 1,2. Їх загальна енергія, що витрачається організмом обчислюватися: Е=БРМ*1,2
- Люди, які виконують легкі вправи 1-3 дні на тиждень, мають КФА = 1,375. Отже формула: Е = БРМ * 1,375
- Люди, які виконують середню тяжкість вправи, а саме 3-5 днів на тиждень, мають КФА = 1,55. Формула для розрахунку: Е = БРМ * 1,55
- Люди, які виконують важкі вправи 6-7 днів на тиждень, мають КФА = 1,725. Формула для розрахунку: Е = БРМ * 1,725
- Люди, які виконують дуже важкі вправи двічі на день або працівники з великими фізичними навантаженнями, мають КФА=1,9. Відповідно формула до розрахунку: Е=БРМ*1,9
Отже, щоб порахувати загальну кількість енергії витраченої за день, необхідно: величину основного обміну відповідно до віку та ваги (Базовий рівень метаболізму) помножити на коефіцієнт фізичної активності відповідно до групи фізичної активності (Рівень фізичної активності). 
Що таке енергетичний баланс? І коли я схудну?
Енергетичний баланс – це різниця між енергією, що надійшла в організм, та енергією, яку організм витратив.
Рівновага в енергетичному балансі - це, коли енергія, що надійшла з їжею в організм, дорівнює енергії витраченої організмом. У такій ситуації вага залишається стабільною.
Відповідно позитивний енергетичний баланс - це коли енергія, що надійшла від спожитої їжі більше, ніж енергія потрібна для життєдіяльності організму. У стані позитивного енергетичного балансу людина набирає зайві кілограми.
Негативний енергетичний баланс – це коли надійшло менше енергії, ніж організм витратив. Щоб схуднути, необхідно створити негативний енергетичний баланс.
Для точніших розрахунків з урахуванням закону дії мас замість рівноважних концентрацій користуються активностями.
Ця величина введена для обліку взаємного тяжіння іонів, взаємодії розчиненої речовини з розчинником та інших явищ, що змінюють рухливість іонів та не враховуються теорією електролітичної дисоціації.
Активність для нескінченно розбавлених розчинів дорівнює концентрації:
Для реальних розчинів внаслідок сильного прояву міжіонних сил активність менша за концентрацію.
Активність можна розглядати як величину, що характеризує ступінь зв'язаності частинок електроліту. Таким чином, активність є ефективною (діючої) концентрацією, що проявляє себе в хімічних процесах як реально маси, що діє, на відміну від загальної концентрації речовини в розчині.
Коефіцієнт активності. Чисельно активність дорівнює концентрації, помноженої на коефіцієнт, що називається коефіцієнтом активності.
Коефіцієнт активності є величиною, отралеающей всі наявні у цій системі явища, викликають зміни рухливості іонів, і є ставлення активності до концентрации: . При нескінченному розведенні концентрація та активність стають рівними, а величина коефіцієнта активності дорівнює одиниці.
Для реальних систем коефіцієнт активності зазвичай менше одиниці. Активності та коефіцієнти активності, віднесені до нескінченно розведених розчинів, відзначають індексом та позначають відповідно .
Рівняння, яке застосовується до реальних розчинів. Якщо підставити величину активності замість величини концентрації даної речовини в рівняння, що характеризує рівновагу реакції, активність виражатиме вплив цієї речовини на стан рівноваги.
Підстановка величин активності замість значень концентрації рівняння, що випливають із закону дії мас, робить ці рівняння застосовними до реальних розчинів.
Так, для реакції отримаємо:
або, якщо підставити значення:
У разі застосування рівнянь, що випливають із закону дії мас, до розчинів сильних електролітів і концентрованих розчинів слабких електролітів або до розчинів слабких електролітів у присутності інших електролітів необхідно замість рівноважних концентрацій підставляти активності. Наприклад, константа електролітичної дисоціації електроліту типу виражається рівнянням:
При цьому константи електролітичної дисоціації, які визначаються за допомогою активностей, називають істинними або термодинамічних констант електролітичної дисоціації.
Значення коефіцієнтів активності. Залежність коефіцієнта активності від різних факторів складна і її визначення зустрічає деякі труднощі, тому в ряді випадків (особливо у випадку розчинів слабких електролітів), де не потрібна велика точність, в аналітичній хімії обмежуються застосуванням закону дії мас у його класичній формі.
Значення коефіцієнтів активності деяких іонів наведено у табл. 1.
ТАБЛИЦЯ 1. Наближені значення середніх коефіцієнтів активності f за різної іонної сили розчину
У розчинах сильних електролітів внаслідок їх практично повної дисоціації створюється висока концентрація іонів, яка визначається за формулою
[іон] = n ЗМ,
де n- Число іонів даного виду, що утворюються при дисоціації однієї молекули електроліту.
Для врахування взаємодії між іонами у розчині сильного електроліту запроваджено поняття «активність». Активність –це ефективна концентрація іона, відповідно до якої іон виявляє себе у хімічних реакціях. Концентрація та активність іона апов'язані співвідношенням
а =[іон] × f,
де f- Коефіцієнт активності.
У сильно розведених розчинах сильних електролітів f = 1, а =[іон].
Константа дисоціації сильного електроліту, що дисоціює за рівнянням KА K + + Аˉ,записується так:
Kдис = = ×,
де – активності катіону та аніону; – коефіцієнти активності катіону та аніону; а 2 , f 2 – активність та коефіцієнт активності електроліту в розчині. Така константа дисоціації називається термодинамічній.
Активність електроліту KA(катіон і аніон однозарядні) пов'язана з активністю іонів співвідношенням
а 2 = = (ЗМ) 2×.
Для електроліту KAсередня іонна активність а± та середній іонний коефіцієнт активності f± пов'язані з активностями та коефіцієнтами активності катіонів та аніонів співвідношеннями:
а ± = ; f ± = .
Для електроліту K m A nаналогічні вирази мають вигляд:
а ± = ; f ± = .
У розведених розчинах електролітів середній іонний коефіцієнт активності можна обчислити за рівнянням ( граничний закон Дебая-Гюккеля):
lg f ± = – 0,5z + ×,
де z +, - Заряди іонів; I- Іонна сила розчину.
Іонною силою розчину Iназивають напівсуму добутку концентрацій кожного іона на квадрат його заряду:
Значення коефіцієнтів активності іонів залежно від іонної сили розчину наведено у табл. 4 додатки.
Наявність взаємодії між іонами в розчинах сильних електролітів призводить до того, що знайдена експериментально ступінь дисоціації сильного електроліту виявляється меншою за 1. Її називають здається ступенем дисоціаціїі розраховують за формулою
де n –число іонів, що утворюються під час дисоціації однієї молекули електроліту; i –ізотонічний коефіцієнт Вант-Гофф.
Ізотонічний коефіцієнт iпоказує, у скільки разів експериментально знайдена властивість розчину електроліту відрізняється від такої ж властивості, обчисленої для розчину неелектроліту при тій же концентрації:
де властивістю розчину може бути росм, D р, D Ткіп або D Тзам. Отже, розчин електроліту буде ізотонічний розчину неелектроліту тієї ж концентрації, якщо обчислене значення властивості розчину неелектроліту помножити на ізотонічний коефіцієнт:
р = i×М × R× T; D рексп = i× p ×;
= I × K × bта D Т = I × E × b.
Рішення
K 2 SO 4 дисоціює за рівняннямK 2 SO 4 2 K + + SO. Отже, рівноважні концентрації іонів рівні:
2 ЗМ = 2 × 0,01 = 0,02 моль/дм 3; =М = З
0,01 моль/дм 3 .Обчислити активність NaI 0,05 молярному розчині, якщо відомо, що середній іонний коефіцієнт активності дорівнює 0,84.
Рішення
а 2 = а + ? а - = С М 2 ?
приклад 3.Які активні концентрації іонів Sr 2+ і в 0,06 молярному розчині Sr(NO 3) 2 , що у процесі виділення стронцію з концентрату целестину?
Рішення
Sr(NO 3) 2 дисоціює за рівнянням Sr(NO 3) 2 Sr 2+ + 2. Так як ЗМ = 0,06 моль/дм 3 то рівноважні концентрації іонів рівні:
= ЗМ = 0,06 моль/дм 3; = 2 ЗМ = 2 × 0,06 моль/дм 3 .
Знаходимо іонну силу розчину:
I = 1/2 ×( × z + × z) = 1/2×(0,06×2 2 + 2×0,06×1 2) = 0,18.
За значенням іонної сили розчину обчислюємо коефіцієнти активності іонів:
lg f + =- 0,5z =-0,5×2 2 × = -0,85,
отже, f + = 0,14.
lg f – = -0,5z =-0,5×1 2 × = -0,21,
отже, f – = 0,61.
Обчислюємо активні концентрації іонів:
a + = × f + = 0,06 × 0,14 = 0,0084 моль/дм 3;
a – = × f – = 2 × 0,06 × 0,61 = 0,0734 моль/дм3.
приклад 4.Водний розчин соляної кислоти ( b= 0,5 моль/кг) замерзає при –1,83 °З. Обчислити ступінь дисоціації кислоти, що здається.
Рішення
Обчислимо D Tзаступник неелектроліту тієї ж концентрації:
D T = K× b.
Використовуючи табл. 2 додатки, визначимо кріоскопічну константу води: K(Н 2 Про) = 1,86.
D T = K× b = 1,86×0,5 = 0,93 °С.
Отже, i =
Всебічний аналіз досить численних методів обчислення активності становить одне із основних розділів сучасної термодинамічної теорії розчинів. Потрібні відомості можна знайти у спеціальних посібниках. Нижче коротко розглянуто лише деякі найпростіші методи визначення активності:
Обчислення активності розчинників за тиском їх насиченої пари.Якщо досить вивчені леткість чистої фази розчинника та її зменшення, що викликається наявністю розчинених речовин, активність розчинника обчислюється прямо по відношенню (10.44). Але досвід, та й теоретичні міркування показують, що відхилення тиску пари від летючості (якщо говорити про відношення залишається приблизно однаковим для розчинів не надто великої концентрації. Тому наближено
де тиск насиченої пари над чистим розчинником, тоді як тиск насиченої пари розчинника над розчином. Оскільки зниження тиску насиченої пари над розчинами добре вивчено для багатьох розчинників, то співвідношення виявилося практично одним з найбільш зручних для обчислення активності розчинників.
Обчислення активності розчиненої речовини за рівновагою у двох розчинниках.Нехай речовина розчинена в двох розчинниках , що не змішуються один з одним . І припустимо, що активність (як функція концентрації) вивчена; позначимо її Тоді неважко обчислити активність тієї ж речовини В іншому розчиннику А для всіх райноважних концентрацій. Зрозуміло, що при цьому потрібно виходити з рівності хімічних потенціалів речовини У рівноважних фазах Однак рівність потенціалів не означає, що рівні активності. Дійсно, стандартні стани в розчинах не однакові; вони відрізняються різною енергією взаємодії частинок речовини з розчинниками і ці стандартні стани, взагалі кажучи, не рівноважні один з одним. Тому не однакові і летючості В у цих стандартних станах Але для аналізованих нами рівноважних концентрацій і А летючості В у цих фазах тотожні рівні
Цей простий і зручний спосіб обчислення активності речовини в одному розчиннику за активністю тієї ж речовини в іншому розчиннику стає неточним, якщо один із цих розчинників помітно поєднується з іншим.
Визначення активності металів виміром електрорушійної сили гальванічного елемента.Дотримуючись Льюїсу [А - 16], пояснимо цей спосіб на прикладі твердих розчинів міді та срібла. Нехай один з електродів, гальванічного елемента виготовлений з чистої міді, а інший
електрод - з твердого розчину міді і срібла цікавої для нас концентрації міді. Внаслідок неоднакових значень хімічного потенціалу міді у цих електродах виникає електрорушійна сила та, яка при валентності носіїв струму електроліту розчинів окисної міді для закйсної міді пов'язана з різницею хімічних потенціалів міді співвідношенням
де число Фарадея; активність чистої фази міді Взявши до уваги чисельні значення (10.51) можна переписати так):
Обчислення активності розчинника за активністю розчиненої речовини.Для бінарного розчину (речовини В розчиннику А) за рівнянням Гіббса-Дюгема (7.81) при і з урахуванням (10.45)
Оскільки в даному випадку те й тому
Додаючи це співвідношення до (10.52), отримуємо
Інтегруємо цей вираз від чистої фази розчинника коли до концентрації розчиненої речовини Враховуючи, що для стандартного стану розчинника знаходимо
Таким чином, якщо відома залежність активності розчиненої речовини від його мольної частки, то графічним інтегруванням (10.52) можна обчислити активність розчинника.
Обчислення активності розчиненої речовини за активністю розчинника.Неважко переконатися, що для обчислення активності розчиненої речовини виходить формула
симетрична (10.52). Однак у цьому випадку виявляється, що графічне інтегрування важко виконати із задовільною точністю.
Льюїс знайшов вихід із цієї труднощі [А - 16]. Він показав, що підстановка простої функції
наводить формулу (10.53) до вигляду, зручного для графічного інтегрування:
Тут число молей речовини В розчинника А. Якщо молекулярна вага розчинника, то
Обчислення активності розчинника за точками затвердіння розчину.Вище було розглянуто залежність активності від складу розчинів, причому передбачалося, що температура та тиск постійні. Саме для аналізу ізотермічних змін складу розчинів уявлення про активність є найбільш корисним. Але в деяких випадках важливо знати, як змінюється активність із температурою. На використанні температурної зміни активності заснований один із найбільш важливих способів визначення активностей - за температурами затвердіння розчинів. У диференціальній формі одержати залежність активності від температури неважко. Для цього досить зіставити роботу зміни складу розчину при від стандартного стану до концентрації з роботою того ж процесу при або просто повторити міркування, що приводять для леткості до формули (10.12).
Хімічний потенціал розчинів аналітично визначається через активність точно так, як для чистих фаз через леткість. Тому для активностей виходить та сама формула (10.12), в якій місце займає різницю парціальних ентальпій компонента в аналізованому стані та в його стандартному стані:
Тут похідна за температурою береться при постійному складі розчину і постійному зовнішньому тиску. Якщо відомі парціальні теплоємності, то за співвідношенням можна прийняти що після підстановки (10.54) і інтегрування призводить до формули
Льюїс показав на прикладах [А - 16], що для металевих розчинів наближене рівняння (10.55) придатне з точністю до кількох відсотків в інтервалі температур 300-600 ° До.
Застосуємо формулу (10.54) до розчинника А бінарного розчину поблизу точки затвердіння розчину, тобто вважаючи, що більш високу
точку плавлення чистої твердої фази розчинника позначимо через зниження крапки твердіння розчину позначимо
Якщо як стандартний стан прийняти чисту тверду фазу, то величина означатиме збільшення парціальної ентальпії одного моля розчинника при плавленні, тобто парціальну теплоту
плавлення Таким чином, (10.54)
Якщо прийняти, що
де мольна теплота плавлення чистого розчинника при теплоємності речовини А в рідкому та твердому станах, і якщо при інтегруванні (10.56) скористатися розкладанням підінтегральної функції в ряд, то виходить
Для води як розчинника коефіцієнт при першому члені правої частини дорівнює
Обчислення активності розчиненої речовини за точками затвердіння розчину.Подібно до того, як це було зроблено при виведенні формули (10.52), скористаємося рівнянням Гіббса - Дюгема; застосуємо його для бінарного розчину, але, на відміну від виведення формули (10.52), не переходитимемо від числа молей до мольних частин. Тоді отримаємо
Поєднуючи це з (10.56), знаходимо
Далі, матимемо на увазі розчин, що містить вказані числа молей у розчинника, що має молекулярну вагу У цьому випадку Зауважимо, що для розчинів у воді коефіцієнт при (10.58) виходить рівним
(Для розчинів над воді, а якомусь іншому розчиннику замість 1,86 підставляється відповідне значення кріоскопічної константи.) У результаті виходить [А - 16]
