Хімічна спорідненість - хімічна енциклопедія

ХІМІЧНЕ СПОРІДНЕНІСТЬ (спорідненість р-ції), параметр термодинамич. системи, що характеризує відхилення від стану хім. рівноваги. Якщо р-цію записати у вигляді ур-ня:

де - хім. потенціали соотв. вихідних реагентів і продуктів. У стані рівноваги

При A> 0 нерівноважний стан системи характеризується надлишком вихідних реагентів і для досягнення рівноваги р-ція повинна йти зліва направо; при А <0, наоборот, система содержит избыток продуктов и р-ция должна идти в противоположном направлении. Химическое сродство равно макс. полезной работе р-ции, взятой со знаком минус. Химическое сродство определяет собственно хим. процесс, связанный лишь с изменением состава системы и не связанный с работой по преодолению сил внеш. давления (см. Максимальная работа реакции ).
Одиниця виміру хімічної спорідненості - Дж / моль.
Стандартне хімічна спорідненість А 0 визначається співвідношенням:

де - стандартні хім. потенціали соотв. реагентів і продуктів (див. Стандартне стан). Стандартне хімічна спорідненість пов'язано зі стандартним зміною енергії Гіббса і константою рівноваги р-ції До:

де Т - абс. т-ра; R - газова постійна.
У хім. термодинаміки хімічна спорідненість розглядається в поєднанні з хім. змінної (наз. також ступенем повноти р-ції, числом пробігів р-ції). Якщо в системі зміна чисел молей компонентів dni відбувається лише в результаті хім. р-ції (закрита система), то dni пов'язані співвідношенням:

Інтегрування цього співвідношення призводить до виразів:

де - соотв. числа молей вихідних компонентів і продуктів в початковий момент часу. Ці вирази є визначальними для хім. змінної Енергія Гіббса системи

За допомогою хімічної спорідненості і хім. змінної можна провести термодинамич. опис закритої системи. де можна зупинити протікає хім. р-ція, способом, відмінним від традиційного опису Гіббса. Мета подібного опису - зменшити число змінних ni. nj завдяки врахуванню стехиометрии р-ції. Повні диференціали термодинамічних потенціалів такої системи - внутр. енергії U, ентальпії H, енергії Гіббса G, вільної енергії Гельмгольца F - м. б. представлені у вигляді ф-л:

(S - ентропія системи; V - об'єм; р - тиск). Звідси випливає:

т. е. хімічна спорідненість є похідною будь-якого термодинамич. потенціалу по хім. змінної при сталості природ. змінних кожного з потенціалів. У цих виразах член замінює суму використовувану при традиційному (гиббсова) описі. При цьому замість числа змінних (k + т) достатньо однієї незалежної змінної Якщо в системі протікає r незалежних р-ций, для опису системи потрібно ввести r хім. змінних і r величин хімічної спорідненості А.
Х іміческое спорідненість і хім. змінну зазвичай відносять до т. зв. внутрішнім параметрам макроскопіч. системи. Це означає, що, по-перше, А і однозначно виражаються через параметри системи (хім. Потенціали, числа молей) і стехіометріч. коеф. і, по-друге, A і не характеризують однозначно стан термодинамич. рівноваги (А = 0 для всіх станів рівноваги). У термодинаміки незворотних процесів величина А / Т розглядається як узагальнена термодинамич. сила, а швидкість хім. р-ції - час) - як узагальнений потік. Твір (A / T) w обумовлює вироб-во ентропії в системі внаслідок хім. реакції. Поблизу стану термодинамич. рівноваги постулюється зв'язок між w і А / Т типу:

коеф. Lхім зв. хім. провідністю.
Поняття хімічної спорідненості введено Т. де Донді в 1922.