10 أشياء يجب معرفتها حول الإمكانات الكيميائية: تعتبر الإمكانات الكيميائية مفهومًا مهمًا في الكيمياء والفيزياء والمجالات ذات الصلة. يشير إلى الطاقة أو السعة الكيميائية لمادة يمكن استخدامها للعمل أو إطلاقها عندما يتغير شكلها. يمكن أن يساعدك فهم الإمكانات الكيميائية على فهم خصائص المادة والتفاعلات الكيميائية على مستوى أعمق. في هذه المقالة ، سوف نستكشف ماهية الإمكانات الكيميائية وكيف تعمل و 10 حقائق رئيسية عنها. تابع القراءة لمعرفة المزيد!
ما هي القدرة الكيميائية؟
10 أشياء يجب معرفتها حول الإمكانات الكيميائية لفهم ما هو المواد الكيميائية المحتملة ، من المهم أولاً أن يكون لديك فهم راسخ لمفهوم الطاقة. الطاقة هي القدرة على القيام بالعمل وتقاس بالجول. الطاقة الكامنة الكيميائية لمادة ما هي كمية الطاقة التي يمكن أن تطلقها أثناء تفاعل كيميائي. تعتمد هذه القيمة على طبيعة المادة والظروف التي يحدث فيها التفاعل.
يمكن أن تكون الإمكانات الكيميائية للمادة إما سالبة أو موجبة. تشير القيمة السالبة إلى أن المادة تحتوي على طاقة كامنة أكبر مما تمتلكه حاليًا ، بينما تعني القيمة الإيجابية أن المادة لديها طاقة كامنة أقل مما تمتلكه حاليًا. من أجل حدوث تفاعل كيميائي ، يجب أن يكون هناك تحويل صافٍ للطاقة من المواد المتفاعلة إلى المنتجات. هذا يعني أن الجهد الكيميائي الكلي يجب أن ينخفض أثناء التفاعل.
من أجل حساب التغيير في الإمكانات الكيميائية ، نحتاج إلى معرفة شيئين: الطاقة القياسية الحرة للتكوين لكل مادة متضمنة في التفاعل وثابت التوازن للتفاعل. الطاقة القياسية الحرة للتكوين هي ببساطة كمية الطاقة المطلوبة لتكوين مول واحد من مادة من الأجزاء المكونة لها في ظل الظروف القياسية. يخبرنا ثابت التوازن عن مقدار المنتج الذي سيتم تكوينه من كمية معينة من المادة المتفاعلة عند التوازن.
باستخدام هاتين القيمتين ، يمكننا حساب دلتا G ، والتي تساوي دلتا H - T * دلتا S. تخبرنا دلتا جي ما إذا كان التفاعل سيستمر تلقائيًا في
العوامل التي تؤثر على الإمكانات الكيميائية
10 أشياء يجب معرفتها حول الإمكانات الكيميائية: تتأثر الإمكانات الكيميائية لمادة ما بعوامل مختلفة ، مثل درجة الحرارة والضغط والتركيز. عندما تزداد درجة الحرارة ، تزداد أيضًا الإمكانات الكيميائية. وبالمثل ، عندما يزداد الضغط ، يتناقص الجهد الكيميائي. يؤثر تركيز المادة أيضًا على قدرتها الكيميائية. عندما يكون تركيز مادة ما مرتفعًا ، تكون قدرتها الكيميائية عالية أيضًا.
العلاقة بين الكمون الكيميائي وطاقة جيبس الحرة
10 أشياء يجب معرفتها حول الإمكانات الكيميائية: الإمكانات الكيميائية للنظام هي كمية الطاقة التي يمكن اكتسابها أو فقدها عن طريق إضافة أو إزالة مول واحد من مادة ما. الطاقة الحرة gibbs هي كمية الطاقة التي يمكن اكتسابها أو فقدها عن طريق إضافة أو إزالة مول واحد من مادة عند درجة حرارة وضغط ثابتين.
يرتبط المفهومان بالمعادلة:
\ mu = \ Delta G + RT
حيث R هو ثابت الغاز العالمي و T هي درجة الحرارة بالكلفن.
تنص هذه المعادلة على أن الإمكانات الكيميائية لنظام ما تساوي طاقة جيبس الحرة للنظام بالإضافة إلى ناتج ثابت الغاز ودرجة الحرارة. هذه العلاقة مهمة لأنها تظهر أنه يمكن استخدام التغييرات في الإمكانات الكيميائية للتنبؤ بالتغيرات في طاقة جيبس الحرة.
كيفية حساب الجهد الكيميائي
من أجل حساب الإمكانات الكيميائية ، ستحتاج إلى معرفة ما يلي:
- مولارية المحلول
- مولالية الحل
- كثافة المحلول
- ارتفاع نقطة غليان المحلول
- انخفاض درجة التجمد في المحلول
باستخدام هذه المعلومات ، يمكنك بعد ذلك استخدام المعادلة التالية:
الجهد الكيميائي = (المولارية × انحدار نقطة التجمد) + (الكثافة × ارتفاع نقطة الغليان)
+ (مولالي × انحدار نقطة التجمد)
أهمية الجهد الكيميائي في الكيمياء والفيزياء
في الديناميكا الحرارية ، الكمون الكيميائي هو مقياس لميل النظام لتغيير حالته من أجل تحقيق التوازن. بمعنى آخر ، يقيس مقدار العمل الذي يمكن أن يقوم به النظام. كلما زادت الإمكانات الكيميائية ، زاد العمل الذي يمكن للنظام القيام به.
الإمكانات الكيميائية مهمة في كل من الكيمياء والفيزياء. في الكيمياء ، يتم استخدامه لتحديد معدلات حدوث التفاعلات. في الفيزياء ، يتم استخدامه لفهم سلوك الأنظمة في التوازن الحراري.
10 أمثلة على الإمكانات الكيميائية في الحياة اليومية
قد لا تدرك ذلك ، لكن الإمكانات الكيميائية تعمل من حولك في الحياة اليومية. وفيما يلي بعض الأمثلة على ذلك:
1. عند طهي الطعام ، فإن الطاقة الحرارية التي تضيفها تغير الجهد الكيميائي للجزيئات في الطعام. هذا التغيير في الجهد الكيميائي يكسر الروابط الجزيئية في الطعام ، مما يسهل عملية الهضم.
2. تعتمد البطاريات على تفاعل كيميائي لتوليد الطاقة الكهربائية. يخلق هذا التفاعل اختلافًا في الجهد الكيميائي بين القطبين ، مما يدفع التيار عبر البطارية.
3. تستخدم النباتات عملية التمثيل الضوئي لتحويل ضوء الشمس إلى طاقة كيميائية يمكن استخدامها للنمو والتكاثر. تعمل الطاقة الضوئية المنبعثة من الشمس على تغيير الإمكانات الكيميائية للجزيئات في أوراق النبات ، مما يؤدي إلى التفاعل الذي ينتج الجلوكوز وغاز الأكسجين.
استنتاج
نأمل أن تكون هذه المقالة قد قدمت لمحة عامة عن الإمكانات الكيميائية والعوامل المختلفة التي تلعب دورًا عند تحديد قيمتها. يمكن أن تكون الإمكانات الكيميائية أداة قوية للتنبؤ بكيفية تفاعل المواد الكيميائية المختلفة مع بعضها البعض وفهم كيفية تأثرها بدرجة الحرارة والضغط والتركيز وغير ذلك. سواء كنت عالمًا أو مجرد شخص لديه فضول بشأن العالم من حولنا ، فمن المهم أن تفهم ما تعنيه الإمكانات الكيميائية حتى نتمكن من اتخاذ قرارات أفضل في حياتنا اليومية.
