種の化学活性は、系の自由エネルギーに対する種の量の影響です。に記載されています。
種iの化学ポテンシャル µ i は、 iの量ni (モル数) に関する系の自由エンタルピー(またはギブズ自由エネルギー) の偏導関数です。
- $$ {\mu_i = \frac{\partial G}{\partial n_i}} $$
この化学ポテンシャルは、次の式に従って、温度T 、圧力p 、および活性a iに依存します。
- $$ {\mu_i(T,p) = \mu_i^0(T) + R \cdot T \cdot \ln(a_i)} $$
ここで、 Rは理想気体定数、μ i 0 は基準条件下での μ iの値です。
混合ガス中の化合物の場合
アクティビティは次の形式で表現されます。
- $$ {a_i = \gamma_i \cdot x_i \cdot \frac{p}{p_0} = \frac{f_i}{p_0}} $$
ここで、 γ iは種iの（無次元）活量係数、 xi はガス混合物中の化合物のモル分率、 p はバールで表されるその圧力です。
量f i は圧力の次元を持ち、フガシティと呼ばれます。純粋な理想気体の場合、フガシティ係数は 1 に等しくなります。
p 0 は標準圧力です。これは 1 バーの価値があり、ここでは関係の次元を削除するためにのみ使用されます。すると、次のようになります。
- $$ {\mu_i(T,p) = \mu_i^0(T) + R \cdot T \cdot \ln(\gamma_i \cdot x_i \cdot \frac{p}{p_0})} $$
液体溶液中の化合物の場合
アクティビティは次の形式で表現されます。
- $$ {a_i = \gamma_i \frac{C_i}{C_0}} $$
ここで、 γ iは種iの活量係数、 C i はmol・l -1で表される溶液中のその濃度です。用語C 0 は1 mol・l -1 の価値があり、ここでは関係の次元を削除するためにのみ使用されます。すると、次のようになります。
- $$ {\mu_i(T,p) = \mu_i^0(T) + R \cdot T \cdot \ln(\gamma_i \cdot \frac{C_i}{C_0})} $$
溶液中のイオンの電気化学ポテンシャルを独立して測定することは実験的に不可能であるため、溶液中では特定のイオン(例: Ca 2+など) の活量係数は測定できないことに注意してください。これが、平均活動係数の概念を導入する理由です。
簡略化
以下のことを考慮して、上記の関係を単純化することがあります。
