Por que os coeficientes de atividades dos íons em solução são diferentes de 1 ? Por que eles são menores que I em soluções diluídas?

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão que você trouxe pergunta por que os coeficientes de atividade dos íons em solução são diferentes de 1 e por que eles são menores que o índice de atividade (I) em soluções diluídas. Isso está relacionado com a teoria das soluções e como os íons interagem entre si na solução. Para resolver isso, vamos precisar entender o que são coeficientes de atividade, o índice de atividade e como as interações iônicas afetam esses valores.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre o que é o coeficiente de atividade. Em soluções, especialmente aquelas que contêm íons, os íons não se comportam exatamente como partículas isoladas. Eles interagem entre si devido às cargas elétricas. O coeficiente de atividade ( ) corrige a concentração real para levar em conta essas interações. Quando , a solução ideal, sem interações entre os íons. Mas na prática, geralmente é diferente de 1.

Passo 3

Agora, o índice de atividade (I) ou força iônica é uma medida da concentração de íons na solução que afeta as interações entre eles. É calculado pela fórmula:
onde é a concentração do íon e é a carga do íon .

Passo 4

Em soluções diluídas, mesmo quando a concentração de íons é baixa, ainda há interações entre eles. Essas interações fazem com que os íons se afastem uns dos outros ou, às vezes, se aproximem, dependendo das cargas. Isso afeta a atividade dos íons, tornando diferente de 1.

Passo 5

Para entender por que é menor que I em soluções diluídas, usamos a equação de Debye-Hückel, que relaciona o coeficiente de atividade com o índice de atividade:
onde é uma constante que depende da temperatura e do solvente. Essa equação mostra que diminui à medida que aumenta, mas em soluções diluídas, ainda é pequeno, fazendo com que seja próximo, mas menor que 1.

Passo 6

Portanto, os coeficientes de atividade são diferentes de 1 devido às interações entre íons na solução. Essas interações reduzem a atividade efetiva dos íons, fazendo com que seja menor que 1 em soluções diluídas.

Resposta

Os coeficientes de atividade dos íons em solução são diferentes de 1 devido às interações eletrostáticas entre os íons presentes. Em soluções diluídas, essas interações fazem com que os coeficientes de atividade sejam menores que o índice de atividade (I), refletindo a redução da atividade efetiva dos íons devido às forças de atração e repulsão entre eles.

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