Activity coefficient
তাপগতিবিদ্যায়, ক্রিয়াকলাপ সহগ হল এমন একটি উপাদান যা আদর্শ আচরণ থেকে রাসায়নিক পদার্থের মিশ্রণের বিচ্যুতির জন্য ব্যবহৃত হয়। একটি আদর্শ মিশ্রণে, প্রতিটি জোড়া রাসায়নিক প্রজাতির মধ্যে অণুবীক্ষণিক মিথস্ক্রিয়া একই (বা বৃহদাকার সমতুল্য, দ্রবণের এনথালপি পরিবর্তন এবং মিশ্রণে আয়তনের বৈচিত্র্য শূন্য) এবং ফলস্বরূপ, মিশ্রণের বৈশিষ্ট্যগুলি সরাসরি প্রকাশ করা যেতে পারে সাধারণ ঘনত্ব বা উপস্থিত পদার্থগুলির আংশিক চাপের পরিপ্রেক্ষিতে যেমন। রাউল্টের আইন। আদর্শ থেকে বিচ্যুতি একটি ক্রিয়াকলাপ সহগ দ্বারা ঘনত্ব পরিবর্তন করে সামঞ্জস্য করা হয়। অনুরূপভাবে, গ্যাস জড়িত অভিব্যক্তিগুলি একটি ফুগাসিটি সহগ দ্বারা আংশিক চাপ স্কেল করে অ-আদর্শের জন্য সামঞ্জস্য করা যেতে পারে। ক্রিয়াকলাপ সহগের ধারণাটি রসায়নের ক্রিয়াকলাপের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে জড়িত। তাপগতিবিদ্যার সংজ্ঞা তরলের একটি আদর্শ মিশ্রণে বা একটি আদর্শ দ্রবণে একটি পদার্থ বি-এর রাসায়নিক সম্ভাব্যতা দ্বারা দেওয়া হয়, যেখানে একটি বিশুদ্ধ পদার্থের রাসায়নিক সম্ভাব্যতা হল μ, এবং মিশ্রণে থাকা পদার্থের মোল ভগ্নাংশ। এটি অ-আদর্শ আচরণকে অন্তর্ভুক্ত করার জন্য সাধারণীকরণ করা হয় যখন মিশ্রণে পদার্থের ক্রিয়াকলাপ হয়, ক্রিয়াকলাপ সহগ কোথায়, যা নিজেই নির্ভর করতে পারে। 1-এর কাছাকাছি আসার সাথে সাথে পদার্থটি এমন আচরণ করে যেন এটি আদর্শ। উদাহরণস্বরূপ, যদি ≈1 হয়, তাহলে রাউল্টের সূত্রটি সঠিক। > 1 এবং <1-এর জন্য, পদার্থ বি যথাক্রমে রাউল্টের সূত্র থেকে ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক বিচ্যুতি দেখায়। একটি ধনাত্মক বিচ্যুতি বোঝায় যে পদার্থ বি আরও উদ্বায়ী। অনেক ক্ষেত্রে, যেমন শূন্যে যায়, পদার্থ বি-এর ক্রিয়াকলাপ সহগ একটি ধ্রুবকের কাছে পৌঁছায়; এই সম্পর্কটি দ্রাবকের জন্য হেনরির সূত্র। গিবস-ডুহেম সমীকরণের মাধ্যমে এই সম্পর্কগুলি একে অপরের সাথে সম্পর্কিত। লক্ষ্য করুন যে সাধারণ ক্রিয়াকলাপে সহগগুলি মাত্রাহীন। বিশদেঃ রাউল্টের সূত্র বলে যে উপাদান বি-এর আংশিক চাপ তার বাষ্প চাপ (সম্পৃক্ততা চাপ) এবং তরল পর্যায়ে তার মোল ভগ্নাংশের সাথে সম্পর্কিত, অন্য কথায়ঃ বিশুদ্ধ তরল আদর্শ কেসকে উপস্থাপন করে। অসীম হ্রাসের সময়, ক্রিয়াকলাপ সহগটি তার সীমাবদ্ধ মানের কাছে পৌঁছায়, φ। অন্য কথায়, হেনরির আইনের সাথে তুলনা অবিলম্বে দেয়ঃ যৌগটি পাতলা ক্ষেত্রে অ-আদর্শ আচরণ দেখায়। ক্রিয়াকলাপ সহগের উপরের সংজ্ঞাটি অবাস্তব যদি যৌগটি বিশুদ্ধ তরল হিসাবে বিদ্যমান না থাকে। এটি প্রায়শই তড়িৎবিশ্লেষ্য বা জৈব রাসায়নিক যৌগগুলির ক্ষেত্রে ঘটে। এই ধরনের ক্ষেত্রে, একটি ভিন্ন সংজ্ঞা ব্যবহার করা হয় যা অসীম ডাইল্যুশনকে আদর্শ অবস্থা হিসাবে বিবেচনা করেঃ সহ এবং চিহ্নটি এখানে দুই ধরনের ক্রিয়াকলাপ সহগের মধ্যে পার্থক্য করতে ব্যবহৃত হয়েছে। সাধারণত এটি বাদ দেওয়া হয়, কারণ প্রসঙ্গ থেকে এটি স্পষ্ট যে কোন ধরনের অর্থ বোঝানো হয়েছে। কিন্তু এমন কিছু ক্ষেত্রে রয়েছে যেখানে উভয় ধরনের ক্রিয়াকলাপ সহগের প্রয়োজন হয় এবং এমনকি একই সমীকরণে উপস্থিত হতে পারে, উদাহরণস্বরূপ, (জল + অ্যালকোহল) মিশ্রণে লবণের সমাধানের জন্য। এটি কখনও কখনও ভুলের একটি উৎস। ক্রিয়াকলাপ সহগ দ্বারা মোল ভগ্নাংশ বা ঘনত্ব পরিবর্তন করা উপাদানগুলির কার্যকর ক্রিয়াকলাপ দেয় এবং তাই রাউল্টের আইন এবং ভারসাম্য ধ্রুবকগুলির মতো অভিব্যক্তিগুলিকে আদর্শ এবং অ-আদর্শ উভয় মিশ্রণে প্রয়োগ করার অনুমতি দেয়। বৈদ্যুতিক রসায়নের প্রেক্ষাপটে ক্রিয়াকলাপ সহগগুলির জ্ঞান বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ কারণ আয়নিক বায়ুমণ্ডলের প্রভাবের কারণে তড়িৎবিশ্লেষ্য দ্রবণগুলির আচরণ প্রায়শই আদর্শ থেকে অনেক দূরে থাকে। উপরন্তু, দ্রাবকের কম পরিমাণ এবং ফলস্বরূপ, তড়িৎবিশ্লেষ্যের উচ্চ ঘনত্বের কারণে মাটির রসায়নের প্রেক্ষাপটে এগুলি বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ। আয়নিক দ্রবণ দ্রবণে আয়নিত পদার্থের দ্রবণের জন্য ক্যাটায়ন এবং অ্যানায়নের ক্রিয়াকলাপ সহগগুলি পরীক্ষামূলকভাবে একে অপরের থেকে স্বাধীনভাবে নির্ধারণ করা যায় না কারণ দ্রবণের বৈশিষ্ট্য উভয় আয়নগুলির উপর নির্ভর করে। একক আয়ন ক্রিয়াকলাপ সহগগুলিকে দ্রবীভূত তড়িৎবিশ্লেষ্যের ক্রিয়াকলাপ সহগের সাথে এমনভাবে যুক্ত করতে হবে যেন তা বিচ্ছিন্ন নয়। এই ক্ষেত্রে দ্রবীভূত তড়িৎবিশ্লেষ্যের একটি গড় স্টোইকিওমেট্রিক ক্রিয়াকলাপ সহগ, γ±, ব্যবহার করা হয়। এটিকে স্টোইকিওমেট্রিক বলা হয় কারণ এটি সমাধানের আদর্শতা থেকে বিচ্যুতি এবং আয়নিক যৌগের অসম্পূর্ণ আয়নিক বিচ্ছিন্নতা উভয়ই প্রকাশ করে যা বিশেষত এর ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে ঘটে। 1ঃ1 তড়িৎবিশ্লেষ্যের জন্য, যেমন NaCl, এটি নিম্নলিখিত দ্বারা দেওয়া হয়ঃ ক্যাটায়ন এবং অ্যানায়নের ক্রিয়াকলাপ সহগ যথাক্রমে কোথায় এবং কোথায়। আরও সাধারণভাবে, সূত্রের একটি যৌগের গড় ক্রিয়াকলাপ সহগ একক-আয়ন ক্রিয়াকলাপ সহগ দ্বারা দেওয়া হয় তাত্ত্বিকভাবে গণনা করা যেতে পারে, উদাহরণস্বরূপ ডেবি-হ্যাকেল সমীকরণ ব্যবহার করে। তাত্ত্বিক সমীকরণটি গণনা করা একক-আয়ন ক্রিয়াকলাপ সহগগুলিকে একত্রিত করে গড় মান দিয়ে পরীক্ষা করা যেতে পারে যা পরীক্ষামূলক মানগুলির সাথে তুলনা করা যেতে পারে। একক আয়ন ক্রিয়াকলাপ সহগগুলি স্বাধীনভাবে অপরিমেয়, বা সম্ভবত শারীরিকভাবে অর্থহীন, এই প্রচলিত দৃষ্টিভঙ্গির শিকড় রয়েছে 1920-এর দশকের শেষের দিকে গুগেনহেইমের কাজে। যাইহোক, রসায়নবিদরা কখনও একক আয়ন ক্রিয়াকলাপের ধারণা এবং একক আয়ন ক্রিয়াকলাপ সহগ দ্বারা ধারণাটি ত্যাগ করতে সক্ষম হননি। উদাহরণস্বরূপ, পিএইচ-কে হাইড্রোজেন আয়ন ক্রিয়াকলাপের ঋণাত্মক লগারিদম হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। যদি একক আয়ন ক্রিয়াকলাপের ভৌত অর্থ এবং পরিমাপযোগ্যতা সম্পর্কে প্রচলিত দৃষ্টিভঙ্গি সঠিক হয় তবে পিএইচ-কে হাইড্রোজেন আয়ন ক্রিয়াকলাপের ঋণাত্মক লগারিদম হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা পরিমাণটিকে বর্গাকারভাবে অপরিমেয় বিভাগে রাখে। এই যৌক্তিক অসুবিধাকে স্বীকৃতি দিয়ে, ইন্টারন্যাশনাল ইউনিয়ন অফ পিওর অ্যান্ড অ্যাপ্লায়েড কেমিস্ট্রি (আইইউপিএসি) বলেছে যে পিএইচ-এর ক্রিয়া-ভিত্তিক সংজ্ঞা শুধুমাত্র একটি ধারণাগত সংজ্ঞা। একক আয়ন সহগগুলির পরিমাপযোগ্যতা সম্পর্কে প্রচলিত নেতিবাচক দৃষ্টিভঙ্গি সত্ত্বেও, একক আয়ন ক্রিয়াকলাপের ধারণাটি সাহিত্যে আলোচনা করা অব্যাহত রয়েছে এবং কমপক্ষে একজন লেখক বিশুদ্ধ তাপগতিবিদ্যার পরিমাণের পরিপ্রেক্ষিতে একক আয়ন ক্রিয়াকলাপের একটি সংজ্ঞা উপস্থাপন করেছেন এবং বিশুদ্ধ তাপগতিবিদ্যার প্রক্রিয়াগুলির উপর ভিত্তি করে একক আয়ন ক্রিয়াকলাপ সহগগুলি পরিমাপের একটি পদ্ধতির প্রস্তাব দিয়েছেন। ঘনীভূত আয়নিক দ্রবণ ঘনীভূত আয়নিক দ্রবণের জন্য আয়নগুলির হাইড্রেশন অবশ্যই বিবেচনায় নিতে হবে, যেমন স্টোকস এবং রবিনসন 1948 সাল থেকে তাদের হাইড্রেশন মডেলে করেছেন। ইলেক্ট্রোলাইটের ক্রিয়াকলাপ সহগ বৈদ্যুতিক এবং পরিসংখ্যানগত উপাদানগুলিতে ই. গ্লুয়েকাফ দ্বারা বিভক্ত করা হয়েছে যিনি রবিনসন-স্টোকস মডেলটি সংশোধন করেছেন। পরিসংখ্যানগত অংশে রয়েছে হাইড্রেশন সূচক সংখ্যা, বিচ্ছিন্নতা থেকে আয়নগুলির সংখ্যা এবং তড়িৎবিশ্লেষ্যের আপাত মোলার আয়তন এবং জল ও মোলালিটির মোলার আয়তনের মধ্যে অনুপাত। ক্রিয়াকলাপ সহগের ঘনীভূত সমাধান পরিসংখ্যানগত অংশটি হলঃ স্টোকস-রবিনসন মডেলটি অন্যান্য তদন্তকারীদের দ্বারাও বিশ্লেষণ এবং উন্নত করা হয়েছে। ক্রিয়াকলাপের সহগগুলির পরীক্ষামূলক নির্ধারণ ক্রিয়াকলাপের সহগগুলি অ-আদর্শ মিশ্রণগুলির উপর পরিমাপ করে পরীক্ষামূলকভাবে নির্ধারণ করা যেতে পারে। একটি আদর্শ মিশ্রণের জন্য একটি মান প্রদান করতে রাউল্টের সূত্র বা হেনরির সূত্র ব্যবহার করা যেতে পারে যার বিরুদ্ধে ক্রিয়াকলাপ সহগ পাওয়ার জন্য পরীক্ষামূলক মানের তুলনা করা যেতে পারে। অন্যান্য কোলিগেটিভ বৈশিষ্ট্য, যেমন আসমাটিক চাপও ব্যবহার করা যেতে পারে। তেজস্ক্রিয় রাসায়নিক পদ্ধতি সক্রিয়তার সহগগুলি তেজস্ক্রিয় রাসায়নিক পদ্ধতি দ্বারা নির্ধারণ করা যেতে পারে। অসীম ডাইল্যুশনে বাইনারি মিশ্রণের ক্রিয়াকলাপ সহগগুলি প্রায়শই প্রতিটি উপাদানের অসীম ডাইল্যুশনে রিপোর্ট করা হয়। যেহেতু ক্রিয়াকলাপ সহগ মডেলগুলি অসীম লঘুকরণে সহজতর হয়, তাই এই ধরনের অভিজ্ঞতাগত মানগুলি মিথস্ক্রিয়া শক্তি অনুমান করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। জলের জন্য উদাহরণ দেওয়া হয়েছেঃ ক্রিয়াকলাপ সহগের তাত্ত্বিক গণনা ইলেক্ট্রোলাইট সমাধানের ক্রিয়াকলাপ সহগের তাত্ত্বিকভাবে গণনা করা যেতে পারে, ডেবি-হাকেল সমীকরণ বা ডেভিস সমীকরণ, পিটজার সমীকরণ বা টিসিপিসি মডেলের মতো এক্সটেনশন ব্যবহার করে। নির্দিষ্ট আয়ন মিথস্ক্রিয়া তত্ত্ব (এসআইটি) ব্যবহার করা যেতে পারে। অ-তড়িৎবিশ্লেষ্য সমাধানের জন্য ইউনিকুয়াক, এন. আর. টি. এল, মোস্কেড বা ইউনিফ্যাকের মতো সম্পর্কযুক্ত পদ্ধতিগুলি নিযুক্ত করা যেতে পারে, যদি নির্দিষ্ট উপাদান-নির্দিষ্ট বা মডেল পরামিতিগুলি উপলব্ধ থাকে। সি. ও. এস. এম. ও-আর. এস একটি তাত্ত্বিক পদ্ধতি যা মডেল পরামিতিগুলির উপর কম নির্ভরশীল কারণ প্রতিটি অণুর (সিগমা প্রোফাইল) জন্য নির্দিষ্ট কোয়ান্টাম মেকানিক্স গণনা থেকে প্রয়োজনীয় তথ্য পাওয়া যায় এবং পৃষ্ঠের অংশগুলির পরিসংখ্যানগত তাপগতিবিদ্যার চিকিত্সা করা হয়। চার্জবিহীন প্রজাতির জন্য, ক্রিয়াকলাপ সহগ γ0 বেশিরভাগ লবণাক্ত-আউট মডেল অনুসরণ করেঃ এই সহজ মডেলটি অনেক প্রজাতির ক্রিয়াকলাপের পূর্বাভাস দেয় (দ্রবীভূত অবিচ্ছেদ্য গ্যাস যেমন সিও2, এইচ2এস, এনএইচ3, অবিচ্ছেদ্য অ্যাসিড এবং ক্ষার) উচ্চ আয়নিক শক্তি (5 মোল/কেজি পর্যন্ত)। সিও2-এর জন্য ধ্রুবক বি-এর মান 10 ডিগ্রি সেলসিয়াসে 0.11 এবং 330 ডিগ্রি সেলসিয়াসে 0.20। দ্রাবক হিসাবে জলের জন্য, ক্রিয়াকলাপ এ. ডব্লিউ গণনা করা যেতে পারেঃ যেখানে ν হল দ্রবীভূত লবণের একটি অণুর বিচ্ছিন্নতা থেকে উত্পাদিত আয়নগুলির সংখ্যা, b হল জলে দ্রবীভূত লবণের মোলালিটি, φ হল জলের আসমাটিক সহগ, এবং ধ্রুবক 55.51 জলের মোলালিটি উপস্থাপন করে। উপরের সমীকরণে, একটি দ্রাবকের (এখানে জল) ক্রিয়াকলাপ লবণের কণার সংখ্যা বনাম দ্রাবকের সংখ্যার বিপরীত আনুপাতিক হিসাবে উপস্থাপিত হয়। আয়নিক ব্যাসের সঙ্গে সংযোগ আয়নিক ক্রিয়াকলাপ সহগ ইলেক্ট্রোলাইটের ডেবি-হাকেল তত্ত্ব থেকে প্রাপ্ত সূত্র দ্বারা আয়নিক ব্যাসের সাথে সংযুক্ত থাকেঃ যেখানে এ এবং বি ধ্রুবক, জি আয়নটির সংযোজক সংখ্যা এবং আই আয়নিক শক্তি। অবস্থার পরামিতিগুলির উপর নির্ভরতা তাপমাত্রার সাপেক্ষে একটি ক্রিয়াকলাপ সহগের অন্তরজ অতিরিক্ত মোলার এনথালপির সাথে সম্পর্কিত একইভাবে, চাপের সাপেক্ষে একটি ক্রিয়াকলাপ সহগের অন্তরজ অতিরিক্ত মোলার আয়তনের সাথে সম্পর্কিত হতে পারে। রাসায়নিক সাম্যাবস্থায় প্রয়োগ সাম্যাবস্থায় বিক্রিয়াশীলের রাসায়নিক সম্ভাবনার সমষ্টি পণ্যের রাসায়নিক সম্ভাবনার যোগফলের সমান হয়। প্রতিক্রিয়াগুলির জন্য গিবস মুক্ত শক্তি পরিবর্তন, αrG, এই যোগফলগুলির মধ্যে পার্থক্যের সমান এবং তাই, ভারসাম্যে, শূন্যের সমান। সুতরাং, একটি ভারসাম্যের জন্য যেমন প্রতিটি বিক্রিয়কের রাসায়নিক সম্ভাবনার জন্য অভিব্যক্তিতে বিকল্পঃ পুনর্বিন্যাসের পরে এই অভিব্যক্তিটি হয়ে যায় বিক্রিয়ার জন্য আদর্শ মুক্ত শক্তি পরিবর্তন,। অতএব, ভারসাম্য ধ্রুবক কোথায়। লক্ষ্য করুন যে ক্রিয়াকলাপ এবং ভারসাম্য ধ্রুবকগুলি মাত্রাহীন সংখ্যা। এই উৎপত্তির দুটি উদ্দেশ্য রয়েছে। এটি আদর্শ মুক্ত শক্তি পরিবর্তন এবং ভারসাম্য ধ্রুবকের মধ্যে সম্পর্ক দেখায়। এটি আরও দেখায় যে একটি ভারসাম্য ধ্রুবককে ক্রিয়াকলাপের ভাগফল হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। ব্যবহারিক দিক থেকে এটি অসুবিধাজনক। যখন প্রতিটি ক্রিয়াকলাপ একটি ঘনত্ব এবং একটি ক্রিয়াকলাপ সহগের গুণফল দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়, তখন ভারসাম্য ধ্রুবককে সংজ্ঞায়িত করা হয় যেখানে [এস] এস ইত্যাদির ঘনত্বকে বোঝায়। বাস্তবে ভারসাম্য ধ্রুবকগুলি এমন একটি মাধ্যমে নির্ধারণ করা হয় যাতে ক্রিয়াকলাপ সহগের ভাগফল স্থির থাকে এবং উপেক্ষা করা যেতে পারে, যা স্বাভাবিক অভিব্যক্তির দিকে পরিচালিত করে যা ক্রিয়াকলাপ ভাগফলের একটি নির্দিষ্ট (ধ্রুবক) মান থাকার শর্তে প্রযোজ্য। রেফারেন্স বাহ্যিক লিঙ্ক এ. আই. ও. এম. এফ. এ. সি অনলাইন-মডেল জৈব-অজৈব মিশ্রণে ক্রিয়াকলাপ সহগ গণনার জন্য একটি ইন্টারেক্টিভ গ্রুপ-অবদান মডেল। ইলেক্ট্রোকিমিকা অ্যাক্টা একক-আয়ন ক্রিয়াকলাপ সহগ তাপগতিবিদ্যার মডেল ভারসাম্য রসায়ন রসায়নের মাত্রাহীন সংখ্যা