什麼是活性
溶液或固溶體中成分的熱力學有效濃度，滿足 μ = μ° + RT ln a 的量。純物質為1，在理想溶液中等於莫耳分率。
日文名稱: 活量
「活性」出現在1領域的3道練習題中（材料熱力學等）。
這個名詞所屬的領域: 材料熱力學
活性的定義
把溶液中成分i的化學勢寫成 μi = μi° + RT ln ai 時，ai就是活性。μi°是基準狀態的化學勢，在材料領域中多以相同溫度的純固體或純液體為基準（ai = 1），氣體則以分壓除以標準壓力的值相當於活性。理想溶液依拉午耳定律 ai = xi（莫耳分率），實際溶液寫成 ai = γi·xi，以活性係數γi表示與理想的偏差。平衡常數的式子中，代入的是活性而不是濃度。
活性係數與原子間的交互作用
異種原子之間的吸引比同種原子之間弱時，成分容易從溶液中逃離，γ > 1（對拉午耳定律呈正偏差），極端時會分離成2相。反之，異種原子之間強烈互相吸引時 γ < 1（負偏差），表示有序化或形成化合物的傾向。在正規溶液模型中，可用交互作用參數Ω表示為 RT ln γA = Ω(1 − xA)²。在溶質稀薄的範圍，γ幾乎為定值，活性與濃度成正比的亨利定律成立。
使用活性的平衡計算
金屬氧化 2M + O₂ → 2MO 的平衡，以 ΔG° = −RT ln K、K = a(MO)² ÷ (a(M)² × pO₂) 表示。合金中金屬M的活性小於1時，即使ΔG°相同，平衡氧分壓也會變高，M較難被氧化。反之，生成的氧化物與其他氧化物固溶而使活性降低時，氧化會較容易進行。冶煉時把雜質氧化物溶入熔渣中去除的方法，以及由氣體分壓求熔融金屬中氫或氮溶解量的方法（Sieverts定律），也都是根據使用活性的平衡觀念。
練習活性的題目
在1000 K下，2Ni(s) + O₂(g) → 2NiO(s) 的ΔG°為 −298 kJ/mol。Ni與NiO共存的平衡氧分壓最接近下列何者？Ni與NiO為純固體（活性為1），標準壓力取1 bar，氣體常數取8.314 J/(mol·K)，ln 10 = 2.303。
- A約1×10⁻³⁶ bar
- B約2×10⁻⁸ bar
- C約3×10⁻¹⁶ bar
查看答案與解析
正確答案：C. 約3×10⁻¹⁶ bar
平衡時 ΔG = ΔG° + RT ln(1/pO₂) = 0，因此 ΔG° = RT ln pO₂。log pO₂ = ΔG°/(2.303RT) = −298000/(2.303 × 8.314 × 1000) ≈ −15.6，得 pO₂ ≈ 3×10⁻¹⁶ bar。氣氛的氧分壓高於此值時Ni會被氧化，低於此值時NiO會被還原。約1×10⁻³⁶ bar 是把 ΔG°/RT ≈ −35.8 誤當成常用對數而非自然對數的值。約2×10⁻⁸ bar 是使用每1 mol NiO的ΔG°（−149 kJ/mol），卻漏掉pO₂的指數1/2，直接令其等於 RT ln pO₂ 的值。
關於溶液（液體或固溶體）中成分的活性，下列敘述何者正確？
- A活性永遠等於體積莫耳濃度（mol/L），活性係數與溶液種類無關
- B活性係數大於1（對拉午耳定律呈正偏差）是異種原子之間的吸引比同種原子之間強的情形
- C以純固體或純液體為基準（活性為1）時，理想溶液中成分的活性等於其莫耳分率
常見問題
活性與濃度有什麼不同？
濃度表示成分有多少，活性則表示該成分在化學反應與相平衡中發揮多大的作用。在理想溶液中莫耳分率與活性一致，但在有原子間交互作用的實際溶液中，兩者會相差活性係數的部分。平衡常數與化學勢的式子中使用的是活性。
為什麼純固體的活性為1？
因為選擇了純固體本身作為基準狀態。設基準狀態的化學勢為μ°，純物質的 μ = μ°，因此 ln a = 0，即 a = 1。若取別的基準，數值會改變，但在平衡計算中ΔG°也統一用相同的基準，因此結果不變。
活性會超過1嗎？
以純物質為基準時，在穩定平衡狀態的溶液中不會超過1。因為若超過1，該成分以純物質析出時自由能會較低。在過飽和狀態，或採用基於亨利定律的其他基準（例如1 wt%的稀薄溶液）時，可能出現超過1的值。
解析中的「活性」
活性a是為了把溶液中成分的化學勢寫成 μ = μ° + RT ln a 而定義的「熱力學有效濃度」。
關於溶液（液體或固溶體）中成分的活性，下列敘述何者正確？合金中的Cr因活性降低而較難氧化，需要更高的氧分壓。
設在某溫度下，純Cr與Cr₂O₃共存的平衡氧分壓為p₀。在相同溫度下，Cr活性為0.10的合金與純Cr₂O₃共存的平衡…