Omtrentlig formler for beregning av aktivitetskoeffisientene f for ulike ionestyrker τ av løsningen. Ernæringsregler: daglige kaloribehov, energibalanse

Løsninger av sterke elektrolytter overholder ikke loven om massehandling, så vel som lovene til Raoult og van't Hoff, fordi disse lovene gjelder ideelle gass- og væskesystemer. Ved utledning og formulering av disse lovene ble ikke kraftfeltene til partikler tatt i betraktning. I 1907 foreslo Lewis å introdusere begrepet "aktivitet" i vitenskapen.

Aktivitet (α) tar hensyn til gjensidig tiltrekning av ioner, samspillet mellom et oppløst stoff og et løsemiddel, tilstedeværelsen av andre elektrolytter og fenomener som endrer mobiliteten til ioner i løsning. Aktivitet er den effektive (tilsynelatende) konsentrasjonen av et stoff (ion), ifølge hvilken ioner manifesterer seg i kjemiske prosesser som en virkelig aktiv masse. Aktivitet for uendelig fortynnede løsninger er lik den molare konsentrasjonen av stoffet: α \u003d c og uttrykkes i gram ioner per liter.

For virkelige løsninger, på grunn av den sterke manifestasjonen av interioniske krefter, er aktiviteten mindre enn ionets molare konsentrasjon. Derfor kan aktivitet betraktes som en mengde som karakteriserer graden av binding av elektrolyttpartikler. Et annet konsept er knyttet til begrepet "aktivitet" - "aktivitetskoeffisient" ( f), som karakteriserer graden av avvik av egenskapene til virkelige løsninger fra egenskapene til ideelle løsninger; det er en verdi som gjenspeiler alle fenomenene som oppstår i løsningen som forårsaker en reduksjon i mobiliteten til ioner og reduserer deres kjemiske aktivitet. Numerisk er aktivitetskoeffisienten lik forholdet mellom aktivitet og den totale molare konsentrasjonen av ionet:

f=	en
c

og aktiviteten er lik den molare konsentrasjonen multiplisert med aktivitetskoeffisienten: α = jfr.

For sterke elektrolytter, den molare konsentrasjonen av ioner (Med) beregnet basert på antakelsen om deres fullstendige dissosiasjon i løsning. Fysikalske kjemikere skiller mellom aktive og analytiske konsentrasjoner av ioner i en løsning. Den aktive konsentrasjonen er konsentrasjonen av frie hydratiserte ioner i en løsning, og den analytiske konsentrasjonen er den totale molare konsentrasjonen av ioner, bestemt for eksempel ved titrering.

Aktivitetskoeffisienten til ioner avhenger ikke bare av konsentrasjonen av ioner til en gitt elektrolytt, men også av konsentrasjonen av alle fremmede ioner som er tilstede i løsningen. Verdien av aktivitetskoeffisienten avtar med økende ionestyrke til løsningen.

Ionestyrken til løsningen (m,) er størrelsen på det elektriske feltet i løsningen, som er et mål på den elektrostatiske interaksjonen mellom alle ioner i løsningen. Det beregnes i henhold til formelen foreslått av G. N. Lewis og M. Rendel i 1921:

m =		(c 1 Z 2 1 + c 2 Z 2 2 + ...... + c n Z 2 n)

hvor c 1 , c 2 og c n - molare konsentrasjoner av individuelle ioner tilstede i løsning, a Z 2 1 , Z 2 2 og Z 2 n - anklagene deres i kvadrat. Ikke-dissosierte molekyler, som ikke har noen ladninger, er ikke inkludert i formelen for å beregne ionestyrken til en løsning.

Dermed er ionestyrken til en løsning halvparten av summen av produktene av konsentrasjonene av ioner og kvadratene av deres ladninger, som kan uttrykkes ved ligningen: µ = i Z i 2

La oss se på noen få eksempler.

Eksempel 1 Beregn ionestyrke 0,01 M kaliumkloridløsning KC1.

0,01; Z K= ZCl - = 1

Følgelig

dvs. ionestyrken til en fortynnet løsning av en binær elektrolytt av KtAn-typen er lik den molare konsentrasjonen til elektrolytten: m = Med.

Eksempel 2 Beregn ionestyrke 0,005 M en løsning av bariumnitrat Ba (NO 3) 2.

Dissosiasjonsskjema: Ba (NO 3) 2 ↔ Ba 2+ + 2NO 3 -

[Ba 2+] \u003d 0,005, \u003d 2 0,005 \u003d 0,01 (g-ion/l)

Følgelig

Ionestyrken til en fortynnet elektrolyttløsning av typen KtAn 2 og Kt 2 An er: m = 3 Med.

Eksempel 3 Beregn ionestyrke 0,002 M sinksulfatløsning ZnSO 4 .

0,002, Z Zn2+ = ZSO42- = 2

Derfor er ionestyrken til en elektrolyttløsning av typen Kt 2+ An 2-: m = 4 Med.

Generelt for en elektrolytt av typen Kt n + en An m - b ionestyrken til løsningen kan beregnes med formelen: m = (en· · s 2 + b· · t 2),

hvor a, b- indekser ved ioner, og n+ og t - - ioneladninger, og - ionekonsentrasjoner.

Hvis to eller flere elektrolytter er tilstede i løsningen, beregnes den totale ionestyrken til løsningen.

Merk. Oppslagsverk om kjemi gir differensierte aktivitetskoeffisienter for individuelle ioner eller for grupper av ioner. (Se: Lurie Yu. Yu. Handbook of analytical chemistry. M., 1971.)

Med en økning i konsentrasjonen av løsningen med fullstendig dissosiasjon av elektrolyttmolekylene, øker antallet ioner i løsningen betydelig, noe som fører til en økning i ionestyrken til løsningen og en betydelig reduksjon i aktivitetskoeffisienten til ionene. . G. N. Lewis og M. Rendel fant loven om ionestyrke, ifølge hvilken aktivitetskoeffisientene til ioner med samme ladning er de samme i alle fortynnede løsninger som har samme ionestyrke. Denne loven gjelder imidlertid kun for svært fortynnede vandige løsninger, med ionestyrke opp til 0,02 g-ion/l. Med en ytterligere økning i konsentrasjonen, og følgelig løsningens ionestyrke, begynner avvik fra loven om ionestyrke, forårsaket av elektrolyttens natur (tabell 2.2).

Tabell 2.2 Omtrentlig verdi av aktivitetskoeffisienter for ulike ionestyrker

For øyeblikket brukes en tabell med omtrentlige verdier av aktivitetskoeffisienter for analytiske beregninger.

Avhengigheten av aktivitetskoeffisienten til ioner på ionestyrken til løsningen for svært fortynnede elektrolyttløsninger beregnes ved å bruke den omtrentlige Debye-Hückel-formelen:

lg f = - AZ 2 ,

hvor MEN- multiplikator, hvis verdi avhenger av temperatur (ved 15 °C, MEN = 0,5).

Ved verdier av ionestyrken til løsningen opp til 0,005, er verdien av 1 + veldig nær enhet. I dette tilfellet, Debye-Hückel-formelen

tar en enklere form:

lg f\u003d - 0,5 Z 2.

I kvalitativ analyse, hvor man må forholde seg til komplekse blandinger av elektrolytter og hvor stor nøyaktighet ofte ikke kreves, kan tabell 2.2 brukes til å beregne ioneaktiviteter.

Eksempel 4 Beregn aktiviteten til ioner i en løsning som inneholder 1 l 0,001 muldvarp kaliumaluminiumsulfat.

1. Beregn ionestyrken til løsningen:

2. Finn den omtrentlige verdien av aktivitetskoeffisientene til disse ionene. Så, i eksemplet under vurdering, er ionestyrken 0,009. Ionestyrken nærmest den, oppført i tabell 2.2, er 0,01. Derfor, uten en stor feil, kan vi ta for kaliumioner f K+= 0,90; for aluminiumioner f Al 3+ = 0,44, og for sulfationer f SO 2-4 = 0,67.

3. Beregn aktiviteten til ioner:

en K+= jfr= 0,001 0,90 = 0,0009 = 9,0 10 -4 (g-ion/l)

en Al 3+ = jfr\u003d 0,001 0,44 \u003d 0,00044 \u003d 4,4 10 -4 (g-ion/l)

en SO2-4= 2jf\u003d 2 0,001 0,67 \u003d 0,00134 \u003d 1,34 10 -3 (g-ion/l)

I de tilfellene hvor det kreves mer strenge beregninger, finnes aktivitetskoeffisientene enten ved Debye-Hückel-formelen, eller ved interpolasjon i henhold til Tabell 2.2.

Eksempel 4 løsning ved bruk av interpolasjonsmetoden.

1. Finn aktivitetskoeffisienten til kaliumioner f K+.

Med ionestyrken til løsningen lik 0,005, f K+ er 0,925, og med ionestyrken til løsningen lik 0,01, f K+, er lik 0,900. Derfor tilsvarer forskjellen i ionestyrken til løsningen m, lik 0,005, forskjellen f K+, lik 0,025 (0,925-0,900), og forskjellen i ionestyrke m , lik 0,004 (0,009 - 0,005), tilsvarer differansen fK+, lik X.

Herfra, X= 0,020. Følgelig f K+ = 0,925 - 0,020 = 0,905

2. Finn aktivitetskoeffisienten til aluminiumioner f Al3+. Med en ionestyrke på 0,005, f Al 3+ er 0,51, og med en ionestyrke på 0,01, f Al 3+ er lik 0,44. Derfor tilsvarer forskjellen i ionestyrke m, lik 0,005, forskjellen f Al 3+ lik 0,07 (0,51 - 0,44), og forskjellen i ionestyrke m, lik 0,004, tilsvarer forskjellen f Al 3+ lik X.

hvor X= 0,07 0,004/ 0,005 = 0,056

Midler, f Al 3+ \u003d 0,510 - 0,056 \u003d 0,454

Vi finner også aktivitetskoeffisienten til sulfationer.

Aktivitet komponenter i løsningen er konsentrasjonen av komponentene, beregnet under hensyntagen til deres interaksjon i løsningen. Begrepet «aktivitet» ble foreslått i 1907 av den amerikanske vitenskapsmannen Lewis som en mengde, hvis bruk vil bidra til å beskrive egenskapene til virkelige løsninger på en relativt enkel måte.

Instruksjon

Det finnes ulike eksperimentelle metoder for å bestemme aktiviteten til løsningskomponenter. For eksempel ved å øke kokepunktet til testløsningen. Hvis denne temperaturen (betegnet som T) er høyere enn kokepunktet til det rene løsningsmidlet (To), så beregnes den naturlige logaritmen til løsningsmidlets aktivitet ved følgende formel: lnA = (-? H / RT0T) x? T. Hvor, ?H er fordampningsvarmen til løsningsmidlet i temperaturområdet mellom To og T.

Du kan bestemme aktiviteten til komponentene i løsningen ved å senke frysepunktet til prøveløsningen. I dette tilfellet beregnes den naturlige logaritmen til løsemiddelaktiviteten ved å bruke følgende formel: lnA = (-?H/RT0T) x?T, hvor ?H er frysevarmen til løsningen i intervallet mellom frysepunktet til løsningen (T) og frysepunktet til det rene løsningsmidlet (To ).

Beregn aktiviteten ved å bruke metoden for å studere likevekten til en kjemisk reaksjon med en gassfase. Anta at du gjennomgår en kjemisk reaksjon mellom en smelte av et eller annet metalloksid (angitt med den generelle formelen MeO) og en gass. For eksempel: MeO + H2 = Me + H2O - det vil si at metalloksidet reduseres til rent metall, med dannelse av vann i form av vanndamp.

I dette tilfellet beregnes likevektskonstanten for reaksjonen som følger: Кр = (pH2O x Ameo) / (рН2 x Ameo), hvor p er partialtrykket til henholdsvis hydrogen og vanndamp, A er aktivitetene til den rene henholdsvis metall og dets oksid.

Beregn aktiviteten ved å beregne den elektromotoriske kraften til en galvanisk celle dannet av en elektrolyttløsning eller smelte. Denne metoden regnes som en av de mest nøyaktige og pålitelige for å bestemme aktivitet.

Kapitalomsetningen er hastigheten som midler passerer gjennom de ulike stadiene av produksjon og sirkulasjon. Jo større hastigheten på kapitalsirkulasjonen er, desto mer profitt vil organisasjonen motta, noe som indikerer veksten i forretningsaktiviteten.

Instruksjon

Eiendelsomsetning i omsetning beregnes ved å dele inntektsbeløpet med gjennomsnittlig årlig verdi av eiendeler.

hvor A er gjennomsnittlig årlig verdi av eiendeler (total kapital) -
B - inntekt for den analyserte perioden (år).

Den funnet indikatoren vil indikere hvor mange omsetninger som er gjort av midlene investert i eiendommen til organisasjonen for den analyserte perioden. Med veksten i verdien av denne indikatoren øker virksomheten til selskapet.

Del varigheten av den analyserte perioden med omsetningen av eiendeler, derved vil du finne varigheten av en omsetning. Når du analyserer, bør det tas i betraktning at jo lavere verdien av denne indikatoren er, desto bedre for organisasjonen.

Bruk tabeller for klarhet.

Beregn koeffisienten for å fikse omløpsmidler, som er lik den gjennomsnittlige summen av omløpsmidler for den analyserte perioden, delt på organisasjonens inntekter.

Dette forholdet indikerer hvor mye arbeidskapital som brukes på 1 rubel solgte produkter.

Beregn nå varigheten av driftssyklusen, som er lik varigheten av omsetningen av råvarer, pluss varigheten av omsetningen av ferdige produkter, pluss varigheten av omsetningen av pågående arbeid, samt varigheten av omsetning av fordringer.

Denne indikatoren bør beregnes for flere perioder. Hvis en trend mot vekst blir lagt merke til, indikerer dette en forverring i tilstanden til selskapets forretningsaktivitet, fordi. samtidig bremses omsetningen av kapital. Derfor øker selskapets behov for kontanter, og det begynner å oppleve økonomiske vanskeligheter.

Husk at varigheten av finanssyklusen er varigheten av driftssyklusen minus varigheten av leverandørgjeldens omsetning.

Jo lavere verdien av denne indikatoren er, desto høyere er forretningsaktiviteten.

Stabilitetskoeffisienten for økonomisk vekst påvirker også omsetningen av kapital. Denne indikatoren beregnes i henhold til formelen:

(Chpr-D)/ Sk

hvor Npr - netto overskudd av selskapet;
D - utbytte;
Sk - egen kapital.

Denne indikatoren karakteriserer den gjennomsnittlige vekstraten til organisasjonen. Jo høyere verdi, jo bedre, ettersom det indikerer utviklingen av bedriften, utvidelsen og veksten av muligheter for å øke forretningsaktiviteten i påfølgende perioder.

Nyttige råd

Begrepet «aktivitet» er nært knyttet til begrepet «konsentrasjon». Forholdet deres er beskrevet av formelen: B \u003d A / C, der A er aktivitet, C er konsentrasjon, B er "aktivitetskoeffisient".

Enhver fysisk eller mental aktivitet krever energi, så beregningen av det daglige kaloriinntaket per dag for en kvinne eller mann bør ta hensyn til ikke bare kjønn, vekt, men også livsstil.

Hvor mange kalorier bør du spise per dag

Vi bruker daglig energi på stoffskifte (metabolisme i hvile) og på bevegelse (trening). Skjematisk ser det slik ut:

Energi \u003d E basal metabolisme + E fysisk aktivitet

Basal metabolsk energi, eller basal metabolic rate (BRM)- Basal Metabolic Rate (BMR) - dette er energien som trengs for livet (metabolismen) til kroppen uten fysisk aktivitet. Grunnstoffskiftet er en verdi som avhenger av vekt, høyde og alder på personen. Jo høyere en person, og jo større vekt, jo mer energi er nødvendig for metabolisme, jo høyere er den grunnleggende metabolske hastigheten. Omvendt vil lavere, tynnere personer ha lavere basal metabolisme.

For menn
\u003d 88.362 + (13.397 * vekt, kg) + (4.799 * høyde, cm) - (5.677 * alder, år)
For kvinner
= 447.593 + (9.247 * vekt, kg) + (3.098 * høyde, cm) - (4.330 * alder, år)
For eksempel, en kvinne med en vekt på 70 kg, en høyde på 170 cm, 28 år gammel, krever grunnleggende metabolisme (basal metabolisme)
= 447,593 + (9.247 * 70) + (3,098 *170) — (4.330 *28)
\u003d 447.593 + 647.29 + 526.66−121.24 \u003d 1500.303 kcal

Du kan også sjekke tabellen: Daglig energiforbruk til den voksne befolkningen uten fysisk aktivitet i henhold til normene for befolkningens fysiologiske behov i grunnleggende næringsstoffer og energi.

En fysisk inaktiv person bruker 60-70 % av den daglige energien på basal metabolisme, og de resterende 30-40 % på fysisk aktivitet.

Hvordan beregne den totale mengden energi som kroppen bruker per dag

Husk at total energi er summen av basal metabolsk energi (eller basal metabolsk hastighet) og energi som går inn i bevegelse (fysisk aktivitet).
For å beregne det totale energiforbruket, tatt i betraktning fysisk aktivitet, er det Fysisk aktivitetskoeffisient.

Hva er fysisk aktivitetsfaktor (CFA)

Fysisk aktivitetskoeffisient (CFA) = Fysisk aktivitetsnivå (PAL) er forholdet mellom det totale energiforbruket ved et visst nivå av fysisk aktivitet og den basale metabolske hastigheten, eller, enklere, verdien av den totale energien som brukes dividert med basisstoffskiftet vurdere.

Jo mer intens den fysiske aktiviteten er, desto høyere vil den fysiske aktiviteten være.

• Folk som beveger seg veldig lite har CFA = 1,2. For dem vil den totale energien som brukes av kroppen beregnes: E \u003d BRM * 1.2
• Personer som trener lett 1-3 dager i uken har en CFA på 1,375. Så formelen: E \u003d BRM * 1.375
• Personer som utfører moderat trening, nemlig 3-5 dager i uken, har en CFA på 1,55. Formel for beregning: E ​​\u003d BRM * 1,55
• Folk som trener tungt 6-7 dager i uken har en CFA på 1,725. Formel for beregning: E ​​\u003d BRM * 1,725
• Folk som trener veldig hardt to ganger om dagen, eller hardt arbeidende, har en CFA på 1,9. Følgelig er formelen for beregning: E ​​​​\u003d BRM * 1.9

Så, for å beregne den totale mengden energi som brukes per dag, er det nødvendig å multiplisere den basale metabolske hastigheten i henhold til alder og vekt (basal metabolic rate) med koeffisienten for fysisk aktivitet i henhold til fysisk aktivitetsgruppen (fysisk aktivitetsnivå ).

Hva er energibalanse? Og når skal jeg gå ned i vekt?

Energibalanse er forskjellen mellom energien som kommer inn i kroppen og energien som kroppen bruker.

Likevekt i energibalansen er når energien som tilføres kroppen med mat er lik energien som kroppen bruker. I denne situasjonen forblir vekten stabil.
Følgelig er en positiv energibalanse når energien mottatt fra maten som konsumeres er større enn energien som trengs for kroppens liv. I en tilstand av positiv energibalanse, får en person ekstra kilo.

Negativ energibalanse er når det mottas mindre energi enn kroppen har brukt. For å gå ned i vekt må du skape en negativ energibalanse.

En omfattende analyse av ganske mange metoder for å beregne aktivitet er en av hoveddelene av den moderne termodynamiske løsningsteorien. Den nødvendige informasjonen finnes i de dedikerte håndbøkene. Bare noen av de enkleste metodene for å bestemme aktivitet er kort vurdert nedenfor:

Beregning av aktiviteten til løsemidler fra trykket til deres mettede damper. Hvis flyktigheten til den rene fasen av løsningsmidlet og dens reduksjon forårsaket av tilstedeværelsen av oppløste stoffer er tilstrekkelig studert, beregnes aktiviteten til løsningsmidlet direkte fra forholdet (10,44). Metningsdamptrykket til et løsningsmiddel skiller seg ofte vesentlig fra flyktigheten. Men erfaring, og teoretiske betraktninger, viser at damptrykkets avvik fra flyktigheten (hvis vi snakker om forholdet forblir omtrent det samme for løsninger med ikke for høy konsentrasjon. Derfor, omtrent

hvor er metningsdamptrykket over det rene løsningsmidlet, mens metningsdamptrykket til løsningsmidlet over løsningen. Siden reduksjonen i mettet damptrykk over løsninger har blitt godt studert for mange løsningsmidler, viste forholdet seg å være praktisk talt en av de mest praktiske for å beregne aktiviteten til løsningsmidler.

Beregning av aktiviteten til et oppløst stoff fra likevekt i to løsemidler. La substans B løses opp i to løsemidler som ikke blander seg med hverandre. Og anta at aktivitet (som funksjon av B-konsentrasjon) studeres; la oss betegne det Da er det ikke vanskelig å beregne aktiviteten til samme stoff B i et annet løsningsmiddel A for alle likevektskonsentrasjoner. Det er klart at det i dette tilfellet er nødvendig å gå ut fra likestillingen av de kjemiske potensialene til stoff B i likevektsfaser. Likevelten av potensialer betyr imidlertid ikke at aktivitetene er like. Faktisk er standardtilstandene til B i løsninger ikke de samme; de er forskjellige i forskjellige energier for interaksjon av partikler av substans B med løsningsmidler, og disse standardtilstandene er generelt sett ikke i likevekt med hverandre. Derfor er ikke volatilitetene B i disse standardtilstandene de samme, men for likevektskonsentrasjonene vi vurderer og A, er volatilitetene B i disse fasene identiske. Derfor, for alle likevektskonsentrasjoner, er forholdet mellom aktiviteter omvendt proporsjonalt med forholdet mellom volatiliteter B i standardtilstander

Denne enkle og praktiske måten å beregne aktiviteten til et stoff i ett løsningsmiddel fra aktiviteten til det samme stoffet i et annet løsningsmiddel blir unøyaktig hvis ett av disse løsningsmidlene er merkbart blandbart med det andre.

Bestemmelse av aktiviteten til metaller ved å måle den elektromotoriske kraften til en galvanisk celle. Etter Lewis [A - 16], la oss forklare dette med eksemplet med faste løsninger av kobber og sølv. La en av elektrodene, en galvanisk celle, være laget av helt rent kobber, og den andre

elektrode - fra en solid løsning av kobber og sølv konsentrasjon av kobber av interesse for oss. På grunn av de ulike verdiene for det kjemiske potensialet til kobber i disse elektrodene, oppstår en elektromotorisk kraft som, med valensen til strømbærerne av elektrolyttløsningene av oksidkobber for ikke-oksid kobber, er relatert til forskjellen i kjemiske potensialer av kobber ved forholdet

hvor er Faraday-nummeret; aktiviteten til den rene fasen av kobber Ta i betraktning de numeriske verdiene (10.51) kan omskrives som følger:

Beregning av aktiviteten til løsemidlet fra aktiviteten til det oppløste stoffet. For en binær løsning (stoff B i løsningsmiddel A) i henhold til Gibbs-Duhem-ligningen (7.81) med og tatt i betraktning (10.45)

Siden i dette tilfellet da og derfor

Legger vi denne relasjonen til (10.52), får vi

Integrering av dette uttrykket fra den rene fasen av løsningsmidlet når til konsentrasjonen av det løste stoffet. Tatt i betraktning at for standardtilstanden til løsningsmidlet finner vi

Således, hvis avhengigheten av aktiviteten til det oppløste stoffet B på molfraksjonen er kjent, er det ved grafisk integrasjon (10.52) mulig å beregne aktiviteten til løsningsmidlet.

Beregning av aktiviteten til et oppløst stoff fra aktiviteten til løsemidlet. Det er lett å se at for å beregne aktiviteten til et oppløst stoff, får man formelen

symmetrisk (10,52). Men i dette tilfellet viser det seg at grafisk integrasjon er vanskelig å utføre med tilfredsstillende nøyaktighet.

Lewis fant en vei ut av denne vanskeligheten [A - 16]. Han viste at erstatning av en enkel funksjon

reduserer formel (10.53) til en form som er praktisk for grafisk integrasjon:

Her er antall mol av stoff B i løsemiddel A. Hvis molekylvekten til løsningsmidlet, da

Beregning av aktiviteten til løsningsmidlet fra størkningspunktene til løsningen. Ovenfor ble aktivitetens avhengighet av sammensetningen av løsninger vurdert, og det ble antatt at temperaturen og trykket er konstant. Det er for analyse av isotermiske endringer i sammensetningen av løsninger at aktivitetsbegrepet er mest nyttig. Men i noen tilfeller er det viktig å vite hvordan aktivitet endres med temperaturen. En av de viktigste metodene for å bestemme aktiviteter er basert på bruken av temperaturendringen i aktivitet - ved størkningstemperaturene til løsninger. Det er ikke vanskelig å oppnå avhengighet av aktivitet på temperatur i differensiell form. For å gjøre dette er det nok å sammenligne arbeidet med å endre sammensetningen av løsningen ved fra standardtilstand til konsentrasjon med arbeidet med samme prosess ved eller bare gjenta resonnementet som fører til formel (10.12) for flyktighet.

Løsningers kjemiske potensial bestemmes analytisk gjennom aktivitet på nøyaktig samme måte som for rene faser gjennom flyktighet. Derfor, for aktiviteter, oppnås den samme formelen (10.12), der plassen er okkupert av forskjellen mellom de partielle entalpiene til komponenten i den betraktede tilstanden og i dens standardtilstand:

Her tas derivatet med hensyn til temperatur ved en konstant sammensetning av løsningen og et konstant ytre trykk. Hvis de partielle varmekapasitetene er kjent, kan det ved relasjonen antas at etter substitusjon i (10.54) og integrasjon fører til formelen

Lewis viste ved eksempler [A - 16] at for metalliske løsninger er den omtrentlige ligningen (10,55) gyldig med en nøyaktighet på flere prosent i temperaturområdet 300-600 °K.

Vi bruker formel (10.54) på ​​løsningsmidlet A i den binære løsningen nær størkningspunktet for løsningen, dvs. antar at den høyere

smel

Hvis vi tar den rene faste fasen som standardtilstand, vil verdien bety økningen i den partielle entalpien til ett mol av løsningsmidlet under smelting, dvs. den partielle varmen

smelting I følge (10.54)

Hvis vi godtar det

hvor er den molare smeltevarmen til et rent løsningsmiddel ved varmekapasiteten til substans A i flytende og fast tilstand, og hvis vi ved integrering (10.56) bruker utvidelsen av integranden i en serie, får vi

For vann som løsemiddel er koeffisienten ved i første ledd på høyre side lik

Beregning av aktiviteten til det oppløste stoffet fra størkningspunktene til løsningen. Akkurat som det ble gjort når vi utledet formel (10.52), bruker vi Gibbs-Duhem-ligningen; vi vil bruke det for en binær løsning, men i motsetning til utledningen av formel (10.52), vil vi ikke gå fra antall mol til molfraksjoner. Så får vi

Ved å kombinere dette med (10.56), finner vi

Videre vil vi huske på en løsning som inneholder det angitte antallet mol i et løsningsmiddel med molekylvekt. I dette tilfellet legger vi merke til at for løsninger i vann viser koeffisienten i (10.58) seg å være lik. For å integrere (10.58), etter Lewis, introduseres en hjelpemengde

(For løsninger ikke i vann, men i et annet løsningsmiddel, i stedet for 1,86, erstattes den tilsvarende verdien av den kryoskopiske konstanten.) Resultatet er [A - 16]

Aktiviteten til et radionuklid er mengden radioaktivt materiale uttrykt som antall henfall av atomkjerner per tidsenhet.

Aktiviteten til et radionuklid i en kilde Ap er definert som forholdet mellom antallet dN 0 av spontane (spontane) nukleære transformasjoner som skjer i kilden (prøven) over et tidsintervall dt:

MEN R = dN 0 / dt (5.12)

Enheten for radionuklidaktivitet er becquerel (Bq). En becquerel er lik aktiviteten til et radionuklid i en kilde (prøve) der en spontan kjernetransformasjon skjer på 1 s.

Radionuklidaktivitet MEN R(t) eller antall radioaktive atomer i nuklidet N(t), synker med tiden t i henhold til eksponentiell lov

MEN R(t)= MEN R 0exp(-λt)= MEN R 0exp(-0,693t/T 1/2) (5,13)

N(t)=N 0 exp(-λt)=N 0 exp(-0,693t/T 1/2) (5,14)

hvor MEN R 0, N 0 – aktiviteten til radionuklidet og antall radioaktive atomer i nuklidet i kilden ved starttidspunktet t=0, henholdsvis; λ – henfallskonstant – forholdet mellom fraksjonen av kjerner dN/N av radionuklidet som henfaller over et tidsintervall dt til dette tidsintervallet: λ=-(1/N)(dN/dt); T 1/2 - halveringstid for et radionuklid - tiden hvor antall kjerner til et radionuklid reduseres med det halve som et resultat av radioaktivt forfall; 0,693=ln2.

Av definisjonene ovenfor følger det at aktiviteten til radionuklidet MEN R er relatert til antall radioaktive atomer i kilden på et gitt tidspunkt ved relasjonen

MEN R\u003d λN \u003d 0,693N / T 1/2 (5,15)

La oss relatere massen m til radionuklidet i gram (unntatt massen til den inaktive bæreren) med dens aktivitet MEN R i becquerel. Antall radioaktive atomer N som tilsvarer aktivitet bestemmes fra formel (5.15), hvor T 1/2 er uttrykt i sekunder; massen til ett atom i gram m a \u003d A / N A, der A er atommassen, N A er Avogadro-konstanten.

m = Nm a =( MEN R T 1/2 / 0,693) * (A / N A) \u003d 2 * 40 * 10 -24 AT 1/2 MEN R (5.16)

Fra formel (5.16) kan man også uttrykke aktiviteten i becquerel av et radionuklid med masse m i gram:

MEN R\u003d 4,17 * 10 23 m / (A * T 1/2) (5,17).

Beregning av effektiv ekvivalent dose

Ulike organer eller vev har ulik følsomhet for stråling. Det er for eksempel kjent at ved samme ekvivalente strålingsdose er forekomsten av kreft i lungene mer sannsynlig enn i skjoldbruskkjertelen, og bestråling av gonadene (kjønnskjertlene) er spesielt farlig på grunn av risikoen for genetisk skader. Derfor, i de siste årene, for tilfeller av ujevn bestråling av forskjellige organer eller vev i menneskekroppen, har konseptet med effektiv ekvivalent dose H E blitt introdusert.

Effektiv ekvivalent dose

Н Е = ∑ w i Н i , (5.18)

hvor Hi er den gjennomsnittlige ekvivalente dosen i det i-te organet eller vevet; w i er en vektfaktor som representerer forholdet mellom den stokastiske risikoen for død som følge av bestråling av det i-te organet eller vevet og risikoen for død fra ensartet bestråling av kroppen ved samme ekvivalente doser (tabell 5.11). Dermed bestemmer w i det betydelige bidraget fra et gitt organ eller vev til risikoen for uønskede effekter for kroppen under jevn bestråling:

∑w i = 1 (5,19)

Tabell 5.11 Vektfaktorer

Organ eller vev	Sykdom
	arvelige defekter
brystkjertel
rød benmarg	Leukemi
Skjoldbruskkjertelen
Benoverflate	Ondartede neoplasmer
Alle andre organer