4.8. Величини фізичної хімії і молекулярної фізикита їхні одиниці

Відповідно до стандартів [2; 17] цей підрозділ присвячено застосуванню Міжнародної системи одиниць у царинах природознавства, які належать і до фізики, і до хімії. Докладніше ознайомитися зі суто хімічними величинами та одиницями можна в [53; 61].

Згідно зі стандартами [2; 12; 13; 17; 20] з усіх величин і відповідних одиниць, за допомогою яких описують такі молекулярно-кінетичні процеси, як явища переносу, тут характеризовано лише процес дифузії (масопереносу). Величини та одиниці, що застосовуються при розгляді внутрішнього тертя (перенос імпульсу) наведено у підрозд.4.3, а теплопровідності (перенос енергії) - у підрозд.4.5.

Характеристичні числа, що є специфічним засобом вивчення явищ переносу, докладно розглянуто в гл. 5.

Величини, що застосовують при описуванні йонізаційних процесів у газах, читач знайде в підрозд.4.10

Тут у далі згідно зі стандартами [2, 17], символи хімічних елементів і речовин друкуються прямим шрифтом. Зазначимо, що стандартизовані назви та символи хімічних елементів і нуклідів наведено в дод. А.1.

У цьому підрозділі відповідно до рекомендацій стандартів [2, 17] та усталеної хімічної практики символи, які позначають речовини та їх стани, розташовано в дужках у тому самому рядку, що й основний символ, наприклад:

с(Н₂О) - молярна концентрація води (у деякій суміші);

V_m(K₂SO₄ у H₂O, 25 ^oC) = 0,1 дм³/моль - молярний об’єм сульфату калію у водному розчині при температурі 25 ^oC дорівнює 0,1 дм³/моль.

Зауважимо, що в стандартах [2, 17] з метою скорочення обсягу та з порушенням власних рекомендацій символи, що позначають речовини та їх стани, подано як підрядкові індекси, наприклад, c_В - молярна концентрація компонента В у суміші, тобто c_Вєc(В).

Надрядковий індекс "*" застосовано в розумінні "чистий", а надрядковий індекс "^Q" – у розумінні "стандартний". Наприклад, рівність C^Q_p,mm(H₂O, g, 298,15 K) = 33,58 Дж/(K^·моль) означає, що стандартна молярна теплоємність води при сталому тиску дорівнює 33,58 Дж/(K^·моль), а символ l*(B, p^Q) позначає абсолютну активність чистої речовини В при стандартному тиску p^Q, значення якого треба вказувати окремо.

У виразах типу

,

(j(B) - об’ємна частка речовини В у суміші речовин А_і = А, В, С, ...; x(A_і) - молярна частка речовини А_і; V*_m(А_і) - молярний об’єм чистої речовини А_і) усі молярні об’єми V*_m(А), V*_m(B), V*_m(С), ... узято при однакових температурі та тиску, а сума в правій частині співвідношення - за всіма речовинами А_і = А, В, С, ..., з яких складається суміш, так, що

Sx(А_і) = 1

(і - номер речовини у суміші (і = 1, 2, 3, ...)), а речовина В тотожна з речовиною А₂.

8-1 Відносна атомна маса - [A_r]; (relative atomic mass, относительная атомная масса) - фізична величина, що є характеристикою хімічного елемента і дорівнює відношенню середньої маси m_a атома розглядуваного хімічного елемента до 1/12 маси ізотопу вуглецю-12 m_C:

A_r = 12m_a/m_C.

Раніше для цієї величини вживали назву "атомна вага", що є неправильною і не допустимою до застосування.

Відносна атомна маса є безрозмірнісною величиною, а її одиниця - число 1.

Нагадаємо (див. підрозд. 4.3), що 1/12 маси атома ізотопу вуглецю-12 є позасистемною одиницею маси - (уніфікованою) атомною одиницею маси (u, а.о.м.).

8-2 Відносна молекулярна маса - [M_r]; (relative molecular mass, относительная молекулярная масса) - фізична величина, що є характеристикою визначеної хімічної сполуки і дорівнює відношенню маси молекули m_м розглядуваної хімічної сполуки до 1/12 маси ізотопу вуглецю-12 m_C:

M_r = 12m_м/m_C.

Відносна молекулярна маса є безрозмірнісною величиною, а її одиниця - число 1.

8-3 Число молекул чи інших структурних елементів (частинок) - [N]; (number of molecules or other elementary entities, количество молекул или других структурных единиц) - кількість молекул чи інших структурних елементів у системі. Структурними елементами системи можуть бути атоми, молекули, йони, електрони, інші частинки, або визначені групи таких частинок.

Число молекул чи інших структурних елементів є безрозмірнісною величиною, а його одиниця - число 1.

8-4 Кількість речовини - [n, n]; (amount of substance, количество вещества) - фізична величина, що дорівнює числу структурних елементів, що складають систему. Якщо однорідна система містить N структурних елементів, то її кількість речовини

n = N/N_A,

де N_A = 6,0221367(36)^·10²³ моль^-1 - стала Авогадро.

Кількість речовини є основною величиною СІ, тому розмірність і одиницю їй надано довільно:

dim n = N,         [n] = 1 моль.

Moль (mol, моль) дорівнює кількості речовини, що містить саме стільки структурних елементів, скільки міститься атомів у 0,012 кг вуглецю-12 (при цьому вважається, що атоми вуглецю-12 не сполучені між собою, перебувають у спокої та в своїх основних квантових станах).

Застосовуючи одиницю кількості речовини моль, слід завжди визначати, про які саме структурні елементи системи йдеться.

Рекомендовано такі кратні й частинні одиниці моля: кмоль, ммоль, мкмоль.

Детальному розгляду моля присвячено п. 3.3.6.

На основі моля утворено велику кількість питомих (молярних) величин, деякі з них наведено далі. Зауважимо, що для позначення молярних величин застосовують, як правило, підрядковий індекс "_m".

8-4.1 Молярна маса - [M, m]; (molar mass, молярная масса) - фізична величина, що дорівнює відношенню маси m однорідної системи до кількості речовини n цієї системи:

M = m/n.

dim M = MN^-1,         [M] = 1 кг/моль.

Кілограм на моль (kg/mol, кг/моль) дорівнює молярній масі речовини, що при кількості речовини 1 моль має масу 1 кг.

До застосування рекомендовано частинну одиницю молярної маси г/моль.

Між відносною молекулярною масою M_r деякої хімічної сполуки та її кількістю речовини M існують співвідношення M/(кг/моль) = 10^-3M_r або M/(г/моль) = M_r, що дуже часто застосовують на практиці при визначенні кількості речовини.

8-4.2 Молярний об’єм - [V_m]; (molar volume, молярный объем) – фізична величина, що дорівнює відношенню об’єму однорідної системи V до кількості речовини n цієї системи:

V_m = V/n.

dim V_m = L³N^-1N^-1,         [V_m] = 1 м³/моль.

Кубічний метр на кілограм (m³/mol, м³/моль) дорівнює молярному об’єму речовини, яка при кількості речовини 1 моль охоплює об’єм 1 м³.

До застосування рекомендовано такі частинні одиниці молярного об’єму: дм³/моль, cм³/моль, допущено - позасистемну одиницю

літр на моль (l/ mol, L/ mol; л/моль): 1 л/моль = 10^-3 м³/моль .

Молярний об’єм ідеального газу за стандартних (нормальних) умов Т^Q = 273,15 К; p^Q = 101325 Па дорівнює 0,02241410 м³/моль. Цю сталу часто застосовують у розрахунках.

8-5 Молярна термодинамічна величинa - [X_m]; (molar thermodynamic magnitude, молярная термодинамическая величина) - фізична величина, що дорівнює відношенню екстенсивного термодинамічного параметра X системи до кількості речовини n цієї системи:

X_m = X/n.

Розмірність і одиниця молярної термодинамічної величини визначаються розмірністю і одиницею розглядуваного термодинамічного параметра Х. У багатьох випадках для молярних термодинамічних величин як одиницю енергії та теплоти застосовують різновиди калорії (див. підрозд. 4.4), що не рекомендовано.

Найпоширеніші молярні термодинамічні величини наведено далі.

8-5.1 Молярна внутрішня енергія - [U_m]; (molar thermodynamic energy, molar internal energy, молярная внутренняя энергия) - фізична величина, що дорівнює відношенню внутрішньої енергії U системи до кількості речовини n цієї системи:

U_m = U/n.

dim U_m = L²MT^-2N^-1N^-1,         [U_m] = 1 Дж/моль.

Джоуль на моль (J/mol, Дж/моль) дорівнює молярній внутрішній енергії речовини кількістю 1 моль, внутрішня енергія якої 1 Дж.

Рекомендовано кратну одиницю кДж/моль.

8-5.2 Молярна теплоємність - [C_m, C_V, C_p]; (molar heat capacity, молярная теплоемкость) - фізична величина, що дорівнює відношенню теплоємності однорідної системи C до кількості речовини n цієї системи:

C_m = C/n.

З огляду на те що теплоємність є водночас характеристикою системи і процесу, застосовують молярні теплоємності при постійному тиску C_p та при постійному об’ємі C_V.

dim С_m = L²MT^-2Q^-1N^-1Q^-1N^-1,         [С_m] = 1 Дж/(моль^·K).

Джоуль на моль-кельвін (J/(mol^·K), Дж/(моль^·К)) дорівнює молярній теплоємності речовини, що при кількості 1 моль має теплоємність 1 Дж/К.

8-5.3 Молярна ентропія - [S_m]; (molar entropy, молярная энтропия) - фізична величина, що дорівнює відношенню ентропії S системи до кількості речовини n цієї системи:

S_m = S/n.

dim S_m = L²MT^-2Q^-1N^-1Q^-1N^-1,         [S_m] = 1 Дж/(моль^·K).

Джоуль на моль-кельвін (J/(mol^·K), Дж/(моль^·К)) дорівнює молярній ентропії речовини, що при кількості 1 моль має ентропію 1 Дж/К.

8-5.4 Молярна ентальпія - [H_m]; (molar enthalpy, молярная энтальпия) - фізична величина, що дорівнює відношенню ентальпії Н системи до кількості речовини n цієї системи:

Н_m = Н/n.

dim H_m = L²MT^-2N^-1N^-1,         [H_m] = 1 Дж/моль.

Джоуль на моль (Дж/моль, Дж/моль) дорівнює молярній ентальпії речовини в кількості 1 моль, ентальпія якої 1 Дж.

Рекомендовано кратну одиницю кДж/моль.

8-5.5 Молярна теплота - [Q_m]; (molar heat, молярное количество теплоты) - фізична величина, що дорівнює відношенню теплоти Q, наданої системі чи відібраної від неї, до кількості речовини n цієї системи:

Q_m = Q/n.

dim Q_m = L²MT^-2N^-1N^-1,         [Q_m] = 1 Дж/моль.

Джоуль на моль (J/mol, Дж/моль) дорівнює молярній теплоті такого процесу, в якому речовині в кількості 1 моль надано теплоту 1 Дж.

Рекомендовано кратну одиницю кДж/моль.

8-6 Концентрація молекул (або частинок) - [n]; (number density of molecules (or particles), концентрация молекул) - фізична величина, що дорівнює відношенню кількості молекул N (або частинок), які містяться в об’ємі V, до цього об’єму:

n = N/V.

dim n = L^-3,         [n] = 1 м^-3.

Метр у мінус третьому степені (m^-3, м^-3) дорівнює концентрації молекул (або частинок), при якій в 1 м³ міститься 1 молекула (або частинка).

8-6.1 Молекулярна концентрація (компонента В) - [C(B)]; (molecular concentration of B, молекулярна концентрация компонента В) - фізична величина, що дорівнює відношенню кількості молекул N(B) компонента В, які містяться в об’ємі V суміші, до цього об’єму:

C(B) = N(B)/V.

dim C(B) = L^-3,         [C(B)] = 1 м^-3.

Метр у мінус третьому степені (m^-3, м^-3) дорівнює концентрації молекул компонента В, при якій в 1 м³ суміші міститься 1 молекула цього компонента.

8-7 Масова концентрація (компонента В) - [r(B)]; (mass concentration of B, массовая концентрация компонента В) - фізична величина, що дорівнює відношенню маси m компонента В до об’єму V суміші:

r(B) = m/V.

dim r(B) = L^-3M,         [r(B)] = 1 кг/м³.

Кілограм на кубічний метр (kg/m³, кг/м³) дорівнює масовій концентрації компонента B, при якій в об’ємі 1 м³ суміші міститься 1 кг цього компонента.

Допущено до застосування позасистемну одиницю

моль на літр (mol/l, моль/л): 1 моль/л = 10³ кг/м³.

8-8 Молярна концентрація (компонента В) - [с(B)]; (concentration of B, amount-of-substance concentration of B, молярная концентрация компонента В) - фізична величина, що дорівнює відношенню кількості речовини n компонента В у суміші до її об’єму V:

с(B) = n/V.

dim с(B) = L^-3NN,         [с(B)] = 1 моль/м³.

Моль на кубічний метр (mol/m³, моль/м³) дорівнює молярній концентрації компонента В у суміші, при якій в об’ємі 1 м³ суміші міститься 1 моль цього компонента.

Рекомендовано таку кратну одиницю молярної концентрації компонента В як кмоль/м³.

Допущено до застосування позасистемні одиниці:

моль на кубічний дециметр (mol/dm³, моль/дм³): 1 моль/дм³ = 10^-3 моль/м³,

моль на літр (mol/l, моль/л): 1 моль/л = 10^-3 моль/м³.

Зауважимо, що у хімії молярну концентрацію іноді позначають символом [B].

8-9 Частка компонента В - [-]; (fraction of B, доля компонента В) - фізична величина, що дорівнює відношенню маси (об’єму, кількості речовини) компонента відповідно до маси (об’єму, кількості речовини) усієї системи (суміші, розчину, сплаву).

Частка компонента величина безрозмірнісна, а її одиниця - число 1.

8-9.1 Масова частка компонента В - [w(B)]; (mass fraction of B, массовая доля компонента В) - фізична величина, що дорівнює відношенню маси m(B) компонента B до маси m усієї системи:

w(B) = m(B)/m.

8-9.2 Молярна частка компонента В - [x(B), y(B)]; (molar fraction of B, молярная доля компонента В) - фізична величина, що дорівнює відношенню кількості речовини n(B) компонента B до кількості речовини n усієї системи:

x(B) = n(B)/n.

8-9.3 Молярне відношення для компонента В у розчині - [r(B)]; (molar ratio of solute B, молярное отношение для компонента В в растворе) - фізична величина, що дорівнює відношенню кількості речовини n(B) розчиненого компонента В у розчині до кількості речовини n(С) розчинника С:

r(B) = n(B)/n(С).

Для розчину з одним розчиненим компонентом В із цього визначення випливає

r(B) = х(B)/[1 - х(B)].

8-9.4 Об’ємна частка компонента В - [j(B)]; (volume fraction of B, объемная доля компонента В) - фізична величина, що визначається співвідношенням

j(B) = x(B)V_m^*(B)/Sx(A)V_m^*(A),

де x(B), V_m^*(B) - молярна частка та молярний об’єм чистого компонента В; V_m^*(А) - молярні об’єми чистих речовин А суміші при однакових температурі та тиску, S - позначає суму за всіма речовинами, що складають суміш.

Іноді замість молярних об’ємів чистих речовин А суміші для визначення об’ємної частки компонента В застосовують парціальні молярні об’єми {¶V/¶n(A)}_{T,p,n(B),...B),...} речовин А.

8-10 Моляльність розчиненого компонента В - [m_B]; (molality of solute B, моляльность растворенного компонента В) - фізична величина, що дорівнює відношенню кількості речовини n(B) розчиненого компонента В до маси m(C) розчинника C:

m(B) = n(B)/m(C).

dim m(B) = M^-1NN,         [m(B)] = 1 моль/кг.

Моль на кілограм (mol/kg, моль/кг) дорівнює моляльності розчиненого компонента B, при якій 1 моль розчиненого компонента B міститься в розчиннику C масою 1 кг.

Рекомендовано таку частинну одиницю моляльності: ммоль/кг.

8-11 Швидкість хімічної реакції - [x, n]; (rate of chemical reaction, скорость химической реакции) - фізична величина, що дорівнює відношенню зміни молярної концентрації dc вихідної речовини в розчині до інтервалу часу dt, протягом якого тривала реакція

x = dc/dt.

dim x = L^-3T^-1N,         [x] = 1 моль/(м^3·с).

Моль на кубічний метр-секунду (mol/(m^3·s), моль/(м^3·с)) дорівнює середній швидкості одномолекулярної реакції, при якій протягом 1 c молярна концентрація вихідної речовини в розчині змінюється на 1 моль/м³.

8-12 Хімічний (термодинамічний) потенціал - [m]; (chemical potential, химический потенциал) - фізична величина, що є термодинамічною функцією стану і визначає зміну термодинамічних потенціалів при зміні кількості частинок у системі. Хімічний потенціал застосовують для опису властивостей систем зі змінною кількістю частинок (відкритих систем).

Під назвою "хімічний потенціал" у різних царинах фізики та хімії часто використовують різні за визначенням величини. Так, у теоретичній статистичній фізиці та фізиці твердого тіла хімічний потенціал визначається рівностями

де Н, F, G – ентальпія; енергія відповідно Гельмгольца та Гіббса; N - кількість частинок у системі; параметри справа внизу біля символів частинних похідних позначають термодинамічні параметри, що вважаються незмінними (S – ентропія; p – тиск; T – температура; V - об’єм).

Кількість частинок у системі є безрозмірнісною величиною, тому з наведеного визначення випливає, що розмірність хімічного потенціалу збігається з такою для інших термодинамічних потенціалів, а його одиниця - джоуль.

Якщо використати енергією Гіббса, то отримаємо таке визначення одиниці хімічного потенціалу:

джоуль (J, Дж) дорівнює хімічному потенціалу такої системи, над якою в ізобарно-ізотермічних умовах виконується робота 1 Дж при збільшенні кількості частинок на одиницю.

У фізичній хімії та технічній термодинаміці хімічний потенціал і-го компонента гомогенної системи (або фази гетерогенної системи) також визначається як частинна похідна від будь-якого з термодинамічних потенціалів системи (фази), але за кількістю речовини n_i цього компонента при постійних значеннях кількості речовини всіх інших компонентів (фаз) системи та параметрів стану, що відповідають цьому термодинамічному потенціалу.

Найчастіше як незалежні параметри використовують тиск p і температуру T, тому за визначенням як хімічний потенціал беруть парціальне молярне значення ізобарно-ізотермічного потенціалу G (енергії Гіббса).

Отже, для суміші, що містить кілька компонентів (B,C,...), дістанемо таке.

8-12.1 Хімічний потенціал компонента В - [m(В)]; (chemical potential of B, химический потенциал компонента В) - фізична величина, що визначається так:

m(В) = {¶G/¶n(B)}_{T,p,n(C),...(C),...}

де n(C),...- позначає незмінність кількостей речовин інших компонентів суміші (С,...).

У найпростішому випадку чистої (монокомпонентної) речовини кількістю n замість цього співвідношення дістанемо

m(В) = G/n = G_m,

де G_m - молярна енергія Гіббса.

dim m(В) = L²MT^-2N^-1N^-1,         [m(В)] = 1 Дж/моль.

Джоуль на моль (J/mol, Дж/моль) дорівнює хімічному потенціалу чистої речовини, що за кількості 1 моль має енергію Гіббса 1 Дж.

8-12.2 Абсолютна активність компонента В - [l(В)]; (absolute activity of B, абсолютная активность компонента В) - фізична величина, що є функцією стану однієї речовини зі суміші кількох речовин та кількісною характеристикою реакційної здатності цієї речовини у визначених умовах.

l(В) = exp{m(В)/RT},

де m(В) - хімічний потенціал; R - молярна газова стала; Т - термодинамічна температура.

Абсолютна активність є безрозмірнісною величиною, а її одиниця - число 1.

8-12.3 Відносна активність компонента B - [a(В)]; (relative activity of B, относительная активность компонента В) - фізична величина, що дорівнює відношенню абсолютної активності l(В) речовини у заданому стані до абсолютної активності l^Q(В) у стандартному стані при такій самій температурі.

a(В) = l(В)/l^Q(В).

Відносна активність є безрозмірнісною величиною, а її одиниця - число 1.

8-13 Парціальний тиск компонента В (у газовій суміші) B- [p(B), p_i]; (partial pressure of B in a gaseous mixture, парциальное давление) - фізична величина, що дорівнює тиску, який мав би газ, що входить до складу газової суміші, якщо б він сам охоплював об’єм усієї суміші при такій самій температурі:

p(B) = x(B)^.p,

де x(B) - молярна частка компонента В; p - загальний тиск газової суміші.

Розмірність парціального тиску та його одиниця паскаль збігаються з розмірністю та одиницею тиску.

8-14 Фугативність компонента В (у газовій суміші) - [f(B)]; (fugacity of B in a gaseous mixture, летучесть (фугитивность) компонента В) - термодинамічна функція, що визначається співвідношенням

де l(B), х(B) - відповідно активність і молярна частка компонента В у газовій суміші; р - загальний тиск газової суміші. Коефіцієнт пропорційності між f(B) та l(B) у цій рівності є функцією лише температури.

Розмірність фугативності збігається з розмірністю тиску, а її одиниця - паскаль.

8-15 Стандартна абсолютна активність - [l^Q]; (standard absolute activity, стандартная абсолютная активность) - фізична величина, що є функцією лише температури і визначається такими співвідношеннями.

де p^Q = 101,325 кПа - стандартний тиск, х(В) - молярна частка компонента В; l(В) - абсолютна активність компонента В; р – тиск.

Для компонента В у рідких чи твердих сумішах:

l^Q(В) = l^*(В)(p^Q),

де l ^*(В) - абсолютна активність чистої речовини В при таких самих , що й суміш, тиску і температурі; p^Q = 101,325 кПa - стандартний тиск.

Для розчиненої речовини В у розведених рідких розчинах:

де е - сума за всіма розчиненими речовинами; l(B, p^Q) - - абсолютна активність компонента В при стандартному тиску p^Q = 101,325 кПa; m^Q = 1 = 1 моль/кг - cтандартна моляльність; m(В) - моляльність компонента В.

Для розчинника А у розведених рідких розчинах:

l^Q(А) = l^*(А, p^Q),

де l^*(А, p^Q) - абсолютна активність чистого розчинника А при стандартному тиску p^Q = 101,325 кПа.

dim l^Q = 1,         [l^Q] = 1.

8-16 Коефіцієнт активності - [f, g]; (activity coefficient, коэффициент активности) - фізична величина, що визначається такими співвідношеннями.

Для компонента В у рідких чи твердих сумішах

f(B) = l(B)/[l^*(B)x(B)],

де l(B) - - абсолютна активність компонента В; l^*(В) - абсолютна активність чистої речовини В за таких самих , що й суміш, тиску і температурі; x(В) - молярна частка компонента В.

Для розчиненої речовини В у розведених рідких розчинах:

f(В) = a(В)/[m(В)/m^Q],

де a(В) - активність речовини В; m(В) - моляльність компонента В; m^Q= 1 = 1 моль/кг - cтандартна моляльність

dim f = 1,         [f] = 1.

8-17 Водневий показник, рН - [pH]; (pH value; водородный показатель, рН) - величина, що для водних розчинів, де молярні концентрації речовин не перевищують 0,1 кмоль/м³, визначається співвідношенням

pH = – lg[c(H⁺)g₁/c^Q] ± 0,02,

де c(H⁺) - молярна концентрація йонів водню H⁺; γ₁ - коефіцієнт активності типового одновалентного електроліту (розчинника) у розчині (на практиці вважають g_1» 1); c^Q = 1 кмоль/м³ - стандартна молярна концентрація розглядуваних розчинів.

Водневий показник або рН - величина безрозмірнісна, а його одиниця - число 1.

При рН = 2 … 6 середовище називається кислим, при рН = 7 - нейтральним, а при рН = 8 … 12 - лужним.

Поза зазначеним діапазоном значень рН наведене раніше визначення цієї величини стає неточним. У цьому разі слід користуватися загальним операційним визначенням [17], наведеним далі.

Для розчину Х з невідомим рН(Х) виміряти електрорушійну силу E_X гальванічного елемента, який має склад:

|| відліковий електрод || концентрований розчин KCl || розчин Х || H₂ || Pt ||,

а також електрорушійну силу E_S гальванічного елементу, який за складом відрізняється лише заміною розчину Х на розчин S зі стандартним значення рН(S). Тоді

pH(X) = pH(S)+( E_S - E_X)F/(RTln10),

де F - стала Фарадея; R - молярна (універсальна) газова стала; Т - термодинамічна температура.

Значення pH(S) є стандартизованими [32].

8-18 (Відносна) активність - [а, а_m]; (relative activity, относительная активность) - фізична величина, що визначається такими співвідношеннями.

Для розчиненої речовини В у розведених рідких розчинах:

де е - позначає суму за всіма складовими суміші; m(В) - моляльність компонента В; m^Q= 1 = 1 моль/кг - cтандартна моляльність; l(В) - абсолютна активність компонента В.

Для розчинника А у розведених рідких розчинах:

a(А) = l(А)/l^*(А),

де l(А) - абсолютна активність розчинника А в заданому стані; l^*(А) - абсолютна активність чистого розчинника А в стандартному стані при таких самих, що й розчин, температурі й тиску.

Відносна активність є величиною безрозмірнісною, а її одиниця - число 1.

8-19 Осмотичний коефіцієнт (розчинника А в розведених рідких розчинах) - [j]; (osmotic coefficient of solvent A (especially in a dilute liquid solution), осмотический коэффициент (растворителя А в разведенных жидких растворах)) - фізична величина, що визначається таким співвідношенням

j = - [M(A)еm(В)]^-1·ln a(A),

де M(A) - молярна маса розчинника А; е - позначає суму за всіма розчиненими речовинами; m(B) - моляльність компонента В; a(A) - активність розчинника А.

Осмотичний коефіцієнт є величиною безрозмірнісною, його одиниця - число 1.

8-20 Осмотичний тиск - [P, p]; (osmotic pressure, осмотическое давление) - фізична величина, що дорівнює надлишку тиску, необхідного для підтримування осмотичної рівноваги між розчином та чистим розчинником, які розділено мембраною, проникливою лише для розчинника.

Осмотичний тиск має розмірність тиску і виражається в паскалях.

8-21 Стехіометричне число - [n]; (stoichiometric number, стехиометрическое число) - число або простий дріб, що є множником біля символу молекули, атома чи йона в рівнянні хімічної реакції

еn(В)B = 0,

до якої їх залучено. Тут В - зазначений символ, що відображує молекули, атоми або йони.

Згідно з домовленістю, n(В) < 0 для складових, що реагують, n(В) > 0 для продуктів реакції.

Стехіометричне число є величиною безрозмірнісною, його одиниця - число 1.

8- 22 Спорідненість (у хімічній реакції) - [A]; (affinity of a chemical reaction, химическое сродство) - фізична величина, що характеризує здатність компонентів системи вступати між собою в хімічну реакцію і визначається співвідношенням

А = - еn(В)m(В),

де е - позначає суму за всіма складовими (компонентами) реакції; n(В) - стехіометричне число компонента В; m(В) - хімічний потенціал компонента В.

Спорідненість у хімічній реакції, що відбувається при постійних температурі та об’ємі, дорівнює молярному значенню зміни DF енергії Гельмгольца системи наприкінці процесу реакції:

A = DF/n,

де n - кількість речовини системи.

dim А = L²MT^-2N^-1,         [А] = 1 Дж/моль.

Джоуль на моль (J/mol, Дж/моль) дорівнює хімічній спорідненості компонентів системи, якщо в хімічній реакції, що відбувається при постійних температурі та об’ємі, зміна енергії Гельмгольца речовини в кількості 1 моль дорівнює 1 Дж.

8-23 Функція розподілу - [f]; (partition function, функция распределения) - фізична величина, що визначає:

для класичних систем - імовірність dw перебування системи в визначений момент часу у даній ділянці фазового простору з об’ємом dV:

f(p, q) = dw/dV,

де через q та p позначено відповідно всі координати та всі імпульси системи; dV = dq₁dq₂...dq_sdp₁dp₂...dp_s; s - число ступенів вільності системи;

для квантових систем - імовірність dw перебування системи в якомусь стані з набору dГ можливих станів системи, щомають визначену енергію E, тобто:

f(E) = dw/dГ.

Виходячи з наведених визначень, визначити розмірність та одиницю функції розподілу неможливо. Проте в переважній більшості випадків функції розподілу нормуються на об’єм фазового простору, в якому може перебувати розглядувана класична система, або на густину станів квантової системи. У цьому разі будь-яка функція розподілу є величиною безрозмірнісною, а її одиниця - число 1.

Приклад однієї з функцій розподілу наведено далі.

8-23.1 Функція молекулярного розподілу - [q]; (molecular partitition function, функция молекулярного распределения) - безрозмірнісна величина, що визначається співвідношенням

q = е_iexp(-e_i/kT),

де е_i - позначає суму за всіма зазначеними і-ми станами молекули; e_i - енергія і-го квантового стану молекули, дозволеного при заданих об’ємі та зовнішніх полях.

8-24 Статистична вага - [g, W]; (statistical weight, статистический вес) - фізична величини, що дорівнює числу мікростанів системи, за допомогою яких можна реалізувати її макростан.

Статистична вага є величиною безрозмірнісною, а її одиниця - число 1.

Нагадаємо, що макростан системи визначено тоді, коли визначено стани кожної частинки, з яких вона складається, а макростан - коли задано значення однієї з термодинамічних функцій стану (див.підрозд.4.4). Якщо, як це й буває найчастіше, такою функцією стану обрати енергію системи, то статистичну вагу можна визначити як кратність виродженості квантового енергетичного рівня системи (див.підрозд.4.6).

8-25 Середня довжина вільного пробігу - [l]; (mean free path, средняя длина свободного пробега) - фізична величина, що дорівнює середній відстані, яку проходить молекула речовини між двома послідовними зіткненнями. Осереднення здійснюється за ансамблем молекул речовини.

Середня довжина вільного пробігу має розмірність довжини й виражається у метрах.

8-26 Коефіцієнт дифузії - [D]; (diffusion coefficient, коэффициент диффузии) - фізична величина, що визначається як коефіцієнт пропорційності у рівнянні

C(B)<v(B)> = - D gradC(B),

де C(B) - локальна молекулярна концентрація компонента В у суміші; <v(B)> - локальна середня швидкість молекули компонента В.

Якщо молекулярна концентрація компонента В у суміші змінюється лише вздовж одного напряму (осі х) і ця зміна DC(B) є рівномірною на кожному відрізку Dх, то наведене рівняння суттєво спрощується і з нього можна дістати вираз для коефіцієнта дифузії:

|D| = C(B)<v(B)>Dх/DC(B).

dim D = L²T^-1,         [D] = 1 м²/с

Квадратний метр на секунду (m²/s, м²/с) дорівнює коефіцієнту дифузії речовини В у такій точці суміші, де при локальній молекулярній концентрації цієї речовини 1 моль^-1 та середній швидкості її молекул 1 м/с зміна молекулярної концентрації дорівнює 1 моль^-1 на відрізку 1 м.

8-27 Зарядове число йона - [z]; (charge number of ion, зарядовое число иона) - фізична величина, що визначається співвідношенням

z = q/e,

де q - заряд йона, е - елементарний електричний заряд.

dim z = 1,         [z] = 1

8-28 Йонний еквівалент концентрації - [C_n]; (ionic equivalent of concentration, ионный эквивалент концентрации ) - фізична величина, що дорівнює відношенню молярної концентрації с компонента до ступеня окислення n, який він виявив у відповідній сполуці:

C_n = с/n.

dim C_n = L^-3N,         [C_n] = 1 моль/м³

Моль на кубічний метр (mol/m³, моль/м³) дорівнює йонному еквіваленту концентрації компонента, при якому цей компонент має молярну концентрацію 1 моль/м³ і виявляє в сполуці ступінь окислення 1.

8-29 Ступінь дисоціації - [a]; (degree of dissociation, степень диссоциации) - фізична величина, що визначається співвідношенням

a = N_d/N₀,

де N_d - кількість дисоційованих молекул; N₀ - загальна кількість молекул.

Ступінь дисоціації є величиною безрозмірнісною, а його одиниця - число 1.

8-30 Електролітична провідність - [s , s]; (electrolytic conductivity, электролитическая проводимость) - фізична величина, що визначається співвідношенням

s =J/E,

де J - густина струму в електроліті, E - напруженість електричного поля.

dim s = L^-3M^-1T³I²,         [s ] = 1 См/м

Cименс на метр (S/m; См/м) дорівнює електролітичній провідності електроліту, в якому електричне поле напруженістю 1 В/м спричинює струм з густиною 1 A/м².

8-31 Молярна провідність - [L_m]; (molar conductivity, молярная проводимость) - фізична величина, що визначається співвідношенням

L_m = s/с(B),

де s - електропровідність, зумовлена компонентом В з молярною концентрацією с(B).

dim L_m = M^-1T³I²N^-1,         [L_m] = 1 См^·м ²/моль.

Сименс - квадратний метр на моль (S^·m²/mol; См^·м²/моль) дорівнює молярній провідності електроліту, який має електропровідність 1 См/м, зумовлену компонентом В з молярною концентрацією 1 моль/м³.

8-32 Електрохімічний еквівалент - [k]; (electrochemical equivalent, электрохимический эквивалент) - фізична величина, що дорівнює відношенню маси m речовини, яка відклалась на електроді в процесі електролізу до заряду q, який пройшов через електроліт протягом цього процесу:

k = m/q.

dim k = MT^-1I^-1, [k] = 1 кг/Кл.

Кілограм на кулон (kg/C, кг/Кл) - одиниця електрохімічного еквівалента, що дорівнює електрохімічному еквіваленту відкладеної на електроді речовини, маса якої після проходження через електроліт електричного заряда 1 Кл дорівнює 1 кг.

8-33 Вологість повітря - [-]; (air humidity, влажность воздуха) - характеристика вмісту водяної пари в повітрі.

8-33.1 Абсолютна вологість повітря - [f]; (absolute air humidity, абсолютная влажность воздуха) - фізична величина, що дорівнює густині водяної пари в повітрі.

Абсолютна вологість повітря має розмірність і одиницю густини речовини, тобто

dim f = L^-3M, [f] = 1 кг/м³.

Практично завжди як одиницю абсолютної вологості використовують частинну одиницю 1 г/м³.

У метеорології застосовують дещо відмінне визначення абсолютної вологості:

f = 1,058^·р_п/(1+0,00367^·t),

де р_п - парціальний тиск водяної пари, виражений у міліметрах ртутного стовпчика, при температурі повітря t (у градусах Цельсія).

У цій науці загальноприйнятною є також одиниця абсолютної вологості 1 г/см³.

8-33.2 Відносна вологість повітря - [В]; (relative air humidity, относительная влажность воздуха) - фізична величина, що дорівнює відношенню абсолютної вологості повітря при даній температурі до такої абсолютної вологості, яка необхідна для отримання насиченої водяної пари за таких самих умов.

Відносна вологість повітря є безрозмірнісною величиною, а її одиниця - число 1. Найчастіше відносну вологість виражають у позасистемних відносних одиницях процентах.