פוטנציאל כימי – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף
תגיות: עריכה ממכשיר נייד עריכה מיישום נייד
Matanyabot (שיחה | תרומות)
מ בוט החלפות: דוגמה\1
שורה 17:
חלקיקים נוטים לנוע מפוטנציאל כימי גבוה יותר לפוטנציאל כימי נמוך יותר. במובן זה, הפוטנציאל הכימי הוא הכללה של "ה[[אנרגיה פוטנציאלית|פוטנציאלים של הפיזיקה]]" כמו הפוטנציאל הכובדי. כאשר כדור מתגלגל במורד גבעה, הוא נע מפוטנציאל כובדי גבוה יותר (אנרגיה גבוהה יותר או פוטנציאל גבוה יותר לבצע עבודה) לפוטנציאל כובדי נמוך יותר. באותו אופן, כאשר מולקולות נעות, [[תגובה כימית|מגיבות]], משנות [[מצב צבירה]] וכו', הן תמיד נוטות לשנות את מצבן מפוטנציאל כימי גבוה לפוטנציאל כימי נמוך, ומשנות בכך את [[מסה מולרית|מספר החלקיקים]] בכל רמת פוטנציאל, שהוא [[משתנה צמוד]] (conjugate variable) לפוטנציאל הכימי.
 
הדוגמאהדוגמה הפשוטה ביותר היא של מערכת של מולקולות ש[[דיפוזיה|מפעפעות]] בסביבה הומוגנית. במערכת כזאת, המולקולות נוטות לנוע מאזורים של [[ריכוז (כימיה)|ריכוז]] גבוה לאזורים של ריכוז נמוך, עד אשר בסופו של דבר הריכוז יהיה זהה בכל מקום. ההסבר המיקרוסקופי לכך מתבסס על [[התאוריה הקינטית של הגזים|התאוריה הקינטית]] והתנועה האקראית של מולקולות. אף על פי כן, פשוט יותר לתאר את התהליך במונחים של פוטנציאלים כימיים: בטמפרטורה נתונה, למולקולה יש פוטנציאל כימי גבוה יותר באזור בעל ריכוז גבוה, ופוטנציאל כימי נמוך יותר באזור בעל ריכוז נמוך. תנועה של מולקולות מפוטנציאל כימי גבוה לפוטנציאל כימי נמוך מלווה בשחרור (פחת) [[אנרגיה חופשית]]. לפיכך, תנועה זאת הינה [[תהליך ספונטני]]. מבחינה [[אונטולוגיה|אונטולוגית]], מצב של ריכוז גבוה של מולקולות בתחום נתון הוא מלכתחילה מלאכותי באופיו ולא "טבעי", ולכן נכון קונספטואלית לייחס גודל כמו פוטנציאל לאוסף מולקולות שהגיע למצב מסוים בצורה מעושה.
 
דוגמאדוגמה אחרת, המבוססת לא על ריכוז אלא על [[מעבר פאזה]], היא כוס של מים נוזליים עם קוביות קרח בתוכה. מעל 0 מעלות צלזיוס, למולקולת H<sub>2</sub>O שנמצאת בפאזה הנוזלית (מים נוזליים) יש פוטנציאל כימי נמוך יותר מאשר מולקולת מים בפאזה המוצקה (קרח). כאשר מקצת מהקרח נמס, מולקולות H<sub>2</sub>O משנות מצבן ממוצק למצב נוזל בו הפוטנציאל הכימי שלהן נמוך ותר, כך שקוביות הקרח מתכווצות בהדרגה. מתחת ל-0 מעלות צלזיוס, למולקולות שבפאזת הקרח יש פוטנציאל כימי נמוך יותר, כך שקוביות הקרח גודלות. בטמפרטורה של [[נקודת התכה|נקודת ההתכה]], 0 מעלות צלזיוס, הפוטנציאלים הכימיים במים ובקרח משתווים; קוביות הקרח לא גדלות או מתכווצות, והמערכת נמצאת ב[[שיווי משקל תרמודינמי|שיווי משקל]].
 
פוטנציאלים כימיים הם חשובים בהיבטים רבים של כימיה של מצבי שיווי משקל, כמו [[התכה]], [[רתיחה]], [[התאיידות]], [[מסיסות]], [[אוסמוזה]], וכן ביישומים כמו [[כרומטוגרפיה]]. בכל מקרה ישנו קבוע אופייני שהוא פונקציה של הפוטנציאלים הכימיים של שני האובייקטים שנמצאים בשיווי משקל. ב[[אלקטרוכימיה]], [[יון|יונ]]ים ''לא תמיד'' נוטים לנוע מפוטנציאל כימי גבוה לנמוך, אבל הם תמיד נעים מפוטנציאל אלקטרוכימי גבוה לנמוך. הפוטנציאל האלקטרוכימי מאפיין באופן מלא את כל ההשפעות על תנועת היון, בעוד הפוטנציאל הכימי כולל הכל פרט ל[[חוק קולון|כוח החשמלי]].