Potensial Kimia dan Kesetimbangan Fase

Potensial kimia mengukur perubahan energi akibat penambahan partikel, dan kesamaan potensial kimia antar fase menentukan kondisi untuk kesetimbangan fase dan kimia.

Definition

Potensial kimia adalah perubahan potensial termodinamika ketika satu partikel dari spesies tertentu ditambahkan pada variabel konjugat yang tetap, dan kesetimbangan fase adalah keadaan di mana suhu, tekanan, dan potensial kimia setiap spesies adalah sama di semua fase yang berdampingan.

Scope

Topik ini mencakup definisi potensial kimia sebagai turunan potensial yang sesuai terhadap jumlah partikel, kondisi kesetimbangan mekanik, termal, dan kimia antara fase-fase yang berdampingan, aturan fase Gibbs, persamaan Clausius-Clapeyron untuk kurva koeksistensi, dan kesetimbangan reaksi kimia. Deskripsi parameter-orde transisi dibahas dalam transisi fase.

Core questions

• Bagaimana potensial kimia didefinisikan dan dihubungkan dengan energi bebas Gibbs per partikel?
• Mengapa potensial kimia harus sama di seluruh fase pada kesetimbangan?
• Bagaimana aturan fase Gibbs menghitung derajat kebebasan sistem multifase?
• Bagaimana persamaan Clausius-Clapeyron menentukan kemiringan kurva koeksistensi?

Key concepts

• Potensial kimia dan jumlah partikel
• Kondisi untuk koeksistensi fase
• Aturan fase Gibbs
• Persamaan Clausius-Clapeyron
• Kesetimbangan reaksi kimia

Key theories

Kondisi Gibbs untuk kesetimbangan fase

Dua fase berdampingan dalam kesetimbangan ketika suhu, tekanan, dan potensial kimia setiap komponennya sama, meminimalkan total energi bebas Gibbs dari sistem heterogen.

Clinical relevance

Potensial kimia mengatur difusi, osmosis, kelarutan, dan kesetimbangan reaksi di bidang kimia, biologi, dan ilmu material, sementara kondisi kesetimbangan fase mendasari konstruksi diagram fase yang digunakan dalam metalurgi, geologi, dan teknik kimia.

History

Gibbs memperkenalkan potensial kimia dan aturan fase dalam memoarnya tahun 1870-an tentang kesetimbangan heterogen, menyatukan hasil-hasil sebelumnya seperti hubungan Clausius-Clapeyron ke dalam teori umum fase dan reaksi yang berdampingan.

Key figures

• J. Willard Gibbs
• Rudolf Clausius
• Benoit Clapeyron

Seminal works

• gibbs1876
• callen1985

Frequently asked questions

Apa artinya potensial kimia sama di seluruh fase?

Ini berarti tidak ada gaya pendorong bersih untuk memindahkan partikel dari satu fase ke fase lain; jika potensialnya berbeda, partikel akan mengalir menuju fase dengan potensial kimia yang lebih rendah hingga kesamaan, dan dengan demikian kesetimbangan, dipulihkan.