フガシティー

フガシティ（英えい: fugacity）または逃散能のう、散逸さんいつ能のうとは、物理ぶつり化学かがくの分野ぶんやにおいて、圧力あつりょくの高たかい実在じつざい気体きたいの化学かがく平衡へいこうを扱あつかうときにも、理想りそう気体きたいの化学かがくポテンシャルの形式けいしきが成なり立たつようにする意図いとで導入どうにゅうされた概念がいねんである。

この概念がいねんはもとはウィラード・ギブズが escape tendency という考かんがえを熱ねつ力学りきがく的てき平衡へいこうに用もちいたことに由来ゆらいし、ギルバート・ルイスが導入どうにゅうした。

定義ていぎ

成分せいぶんi のフガシティf_i は次つぎのように定義ていぎされる。

$f_{i}:=p^{0}\exp \left({\frac {\mu _{i}-\mu _{i}^{0}}{RT}}\right)$

• p⁰ ：基準きじゅん圧力あつりょく（通常つうじょうは1気圧きあつ）
• μみゅー_i ：成分せいぶんi の化学かがくポテンシャル
• μみゅー_i⁰ ：基準きじゅん圧力あつりょくにおける化学かがくポテンシャル

フガシティは圧力あつりょくと同おなじ次元じげんをもち、単位たんいにはパスカルが用もちいられる。

物理ぶつり的てき意味いみ

理想りそう気体きたいは分子ぶんし間あいだ力りょくを持もたず、圧力あつりょくは運動うんどうエネルギーのみから生しょうずる。このとき、成分せいぶんi の化学かがくポテンシャルμみゅー_i は

$\mu _{i}=\mu _{i}^{0}+RT\ln {\frac {p_{i}}{p^{0}}}$

• p_i ：成分せいぶんi の分ぶん圧あつ

で表あらわされる。

それに対たいして、実在じつざい気体きたいは分子ぶんし間あいだ力りょくを持もつから、その補正ほせいを加くわえる必要ひつようがある。だが、分子ぶんし間あいだ力りょくは気体きたいの種類しゅるいによって異ことなり、それを考慮こうりょすることは非常ひじょうに扱あつかいにくい。そのため分子ぶんし間あいだ力りょくを初はじめから補正ほせいに織おり込こみ、大おおきな分ぶん圧あつでも同おなじ形式けいしきの

$\mu _{i}=\mu _{i}^{0}+RT\ln {\frac {f_{i}}{p^{0}}}$

で表あらわされるようにした、「ある実在じつざい気体きたいと同おなじ化学かがくポテンシャルを持もつ理想りそう気体きたいの圧力あつりょく」がフガシティである。

フガシティは、化学かがくポテンシャルを「補正ほせいした圧力あつりょく」の形式けいしきで表あらわしたものである。それは物質ぶっしつの相そうから相そう（たとえば、液えき相しょう、固かた相しょう、気き相しょう）への物質ぶっしつの逸散いっさん性せい、「逃にげやすさの度合どあい」を示しめす。一定いっていの温度おんどと圧力あつりょくの下もとで、均一きんいつの物質ぶっしつであってもおのおのの相そうに対たいして異ことなる逸散いっさん性せいをもつことになる。最もっとも低ひくいフガシティを持もつ相そうが安定あんていであり、最もっとも低ひくいギブス自由じゆうエネルギーを持もつことになる。

理想りそう気体きたいではフガシティは分ぶん圧あつと同おなじとなる。また、低てい分ぶん圧あつの極限きょくげんとして次つぎも成なり立たつ。

$\lim _{p_{i}\rightarrow 0}f_{i}=p_{i}$

実在じつざい気体きたいでは分子ぶんし間あいだ相互そうご作用さようが反映はんえいされているので、フガシティf_i は他たの成分せいぶんの分ぶん圧あつにも依存いぞんする。フガシティと分ぶん圧あつの比ひf_i /p_i をフガシティ係数けいすうという。

参考さんこう文献ぶんけん

• P. A. Atkins; J. de Paula 著ちょ、千原ちはら秀昭ひであき、中村なかむら亘わたる男おとこ 訳やく『物理ぶつり化学かがく(上うえ)』（8版はん）東京とうきょう化学かがく同人どうじん、2009年ねん。ISBN 9784807906956。 

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• 活かつ量りょう