Химический потенциал

Рассмотрим системы, в которых изменяются количества веществ. Эти изменения могут происходить в результате химических реакций или фазовых переходов. При этом изменяются значения термодинамических потенциалов U, H, F, G системы.

Для характеристики способности веществ к химическим превращениям (или фазовым переходам) используется химический потенциал m. Водится он как частная производная термодинамических потенциалов по числу молей. В зависимости от условий осуществления процесса химический потенциал i -ого компонента выражается через соответствующий термодинамический потенциал G_i,_, F_i, H_i, или U_i. Так, при постоянных температуре, давлении и количестве молей всех компонентов, кроме i -ого, химический потенциал i -ого компонента равен частной производной энергии Гиббса по числу молей i -ого компонента.

(31)

Аналогичным же образом вводятся химические потенциалы при других условиях:

(32)

(33)

(34)

Изменение термодинамического потенциала (например, G) при изменении количества только i -ого компонента равно:

(35)

Обычно в системе при химических реакциях изменяется концентрация нескольких компонентов или идет изменение количества компонентов в нескольких фазах. Поэтому общее изменение термодинамического потенциала в системе dG равно:

(36)

Для самопроизвольного процесса

(37)

Если в системе, в которой происходит химическая реакция,

А ® В

имеется только 2 компонента только А и В, то для самопроизвольного процесса можно записать:

Т.к. в данном случае , то

В этом случае химический потенциал исходного вещества А больше, чем химический потенциал продукта В.

При равновесии должно соблюдаться соотношение

(38)