термодинамика - презентация

Физический смысл химического потенциала

•Это изменение энергии Гиббса однородной многокомпонентной системы при добавлении к ней 1 моль данного компонента при постоянных давлении, температуре и составе системы (то есть, добавление должно происходить при бесконечно больших количествах всех компонентов, чтобы состав системы не изменился).

•Химический потенциал относится к числу вычисляемых, но не измеряемых на опыте параметров.

•Химический потенциал характеризует способность рассматриваемого компонента к выходу из данной фазы (путём испарения, растворения, кристаллизации и т.д.) или к выходу из данного состояния при химическом взаимодействим. В многофазных (гетерогенных) системах переход данного компонента может происходить самопроизвольно только из фазы, где его химический потенциал больше, в фазу, в которой его химический потенциал меньше. Такой переход сопровождается уменьшением химического потенциала этого компонента в 1-й фазе и увеличением во 2-й.

Врезультате, разность между химическими потенциалами данного компонента в этих двух фазах уменьшается и при достижении равновесия химический потенциал компонента становится одинаковым в обеих фазах.

Влюбой равновесной гетерогенной системе химический потенциал каждого компонента одинаков во всех фазах.

Понятие химического потенциала имеет некоторую аналогию с понятием температуры. Как в состоянии теплового равновесия система должна иметь одинаковую температуру, так и при постоянных давлении и температуре в состоянии равновесия химические потенциалы каждого компонента должны быть одинаковыми по всей системе, в любой из имеющихся фаз.

Таким образом, в неравновесных системах любой компонент будет стремиться из состояния с более высоким химическим потенциалом в состояние с более низким потенциалом до тех пор, пока не установится равновесие.

Рассмотрим диссоциацию слабой кислоты. HA + Н2О Н3О+ + A-

В процессе диссоциации концентрация недиссоциированных молекул снижается, а концентрации ионов растут. Поэтому химический потенциал НА снижается, а сумма химических потенциалов Н+ и А- растёт. Когда сумма химических потенциалов продуктов станет равной сумме химических потенциалов реагентов система достигнет состояния равновесия.

Таким образом, разность величин μ определяет направление химических реакций, фазовых превращений, диффузии веществ из одной фазы в другую.