POTENCIAL QUÍMICO
El
potencial químico de un sistema termodinámico es el cambio de energía que
experimentaría el sistema si fuera introducida en éste una partícula adicional,
con la entropía y el volumen mantenidos constantes. Si un sistema contiene más
de una especie de partículas, hay un potencial químico diferente asociado a
cada especie, definido como el cambio en energía cuando el número de partículas
de esa especie se incrementa en una unidad. El potencial químico es un parámetro fundamental en termodinámica y se asocia a la cantidad de materia.
El
potencial químico es particularmente importante cuando se estudian sistemas de
partículas que reaccionan. Consideremos el caso más simple de dos especies,
donde una partícula de la especie 1 puede transformarse en una partícula de la
especie 2 y viceversa. Un ejemplo de un sistema de esta clase sería una mezcla
supersaturada de agua líquida (especie 1) y vapor de agua (especie 2). Si el
sistema está en equilibrio, los potenciales químicos de las dos especies deben
ser iguales. De lo contrario, cualquier incremento en un potencial químico
produciría emisión neta e irreversible de energía del sistema en forma de
calor cuando esa especie con el potencial incrementado se transformara en la
otra especie, o una ganancia neta de energía (de nuevo en forma de calor) si
tuviera lugar la transformación reversible. En las reacciones químicas, las
condiciones de equilibrio son generalmente más complicadas ya que intervienen
más de dos especies. En este caso, la relación entre los potenciales químicos
en el equilibrio viene dada por la ley de acción de las masas.
CARACTERÍSTICAS DE POTENCIAL QUÍMICO
La tendencia de una sustancia a reaccionar con otras sustancias, transformarse en otro estado, puede ser expresada por una única cantidad (su potencial químico μ).
• La magnitud de ésta tendencia, puede variar y es determinado por:
- el tipo de sustancia, así como por
- el medio en el que se encuentra (temperatura T, presión p, concentraciónc, el estado, el tipo de solvente L, tipo y proporción de los componentes en la mezcla, etc)
no por el tipo de participantes en la reacción, ni por los productos que resulten.
Podemos asumir que una sustancia, digamos la sustancia A, tiene una tendencia más o menos pronunciada al cambio, lo cual significa una tendencia a descomponerse en sus componentes elementales, o reorganizarse en algún isómero, A→ A*, o a reaccionar con otras sustancias
A’, A’’... ,
A + A’ + ... → … .
El potencial químico μ, es una medida de la magnitud de ésta tendencia. Escribimos μA o μ(A) para designar el potencial de la sustancia A. Mientras mayor sea μ, más activa o “dispuesta” al cambio es la sustancia . Mientras más pequeño sea μ, más pasiva o “apática” al cambio es la sustancia.
PUNTO DE REFERENCIA Y VALOR DE LOS POTENCIALES QUÍMICOS
CONCEPTOS BÁSICOS
Los valores de los potenciales químicos de las sustancias se relacionan con los potenciales químicos de los elementos que las componen, y pueden ser determinados experimentalmente mediante el uso de reacciones químicas.
Como un estado de referencia fácilmente reproducible, seleccionamos el estado en el cual el elemento en cuestión aparezca en su “forma pura”, en su composición isotópica natural bajo condiciones normales (298,15 K y 100 kPa) y en su modificación más estable.
CONCEPTOS BÁSICOS
Temperatura: Es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio o frío que puede ser medida con un termómetro.
Presión: Es una magnitud física vectorial que mide la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una superficie.
Magnitud: Es una propiedad o cualidad medible de un sistema físico, es decir, a la que se le pueden asignar distintos valores como resultado de una medición.
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