0000010 (17)

Zgodnie z 4.27 i 4.29 potencjał chemiczny tego składnika i mieszaniny gazów, względnie roztworu doskonałego, wyraża się wzorem

V-i =    + RT In x,    4.30

gdzie:

oznacza potencjał chemiczny składnika i w stanie czystym (x_t = 1), w temperaturze Ti przy ciśnieniu p.

Dla roztworów, zamiast stosunku molowego wprowadza się często stężenie c. (_np molowe c_im = nJV lub masowe c, = m,/K). Wzór 4.30 przyjmie wtedy postać

V-i =    + RT lⁿ ci    4.31

Wtedy [J.°_c oznacza potencjał chemiczny składnika i przy stężeniu jednostkowym. Jego wartość zależy od wyboru jednostki stężenia (mol/m³, mol/l, kg/m³, kg/1 itd.) oraz od temperatury T i ciśnienia p.

Wzorów 4.30 i 4.31 nie można stosować do roztworów rzeczywistych. Dla takich roztworów, w celu uwzględnienia oddziaływań między cząsteczkowych, wprowadza się pojęcie aktywności a,, wtedy

!h =    + RT\n a,    4 32

Aktywność a, składnika i definiuje się przez

^at ⁼ cifi    4.33

współczynnik proporcjonalności /„ nazywa się współczynnikiem aktywności, wyznacza się go doświadczalnie. Dla roztworów doskonałych jest oczywiście/, = 1.

Potencjał chemiczny odgrywa ważną rolę przy ocenie stanu układu. Przy braku różnic potencjałów chemicznych w układzie, znajduje się on w stanie równowagi. Jeżeli natomiast w układzie istnieją różnice potencjałów chemicznych, zachodzą w nim procesy fizyczne lub chemiczne zmieniające skład układu, związane z transportem substancji. Różnice potencjałów chemicznych stanowią więc rodzaj „sił napędowych” zwanych bodźcami termodynamicznymi transportu substancji. W stanie równowagi różnice potencjałów chemicznych zanikają, potencjały chemiczne składników układu przyjmują wartości minimalne. Przykładem zjawiska wywołanego różnicą potencjałów chemicznych, prowadzącego do stanu równowagi, jest zjawisko osmozy.

Osmoza. Jeżeli przegroda jest półprzepuszczalna, to znaczy przepuszcza tylko rozpuszczalnik, a nie przepuszcza substancji rozpuszczonej, mamy do czynienia ze zjawiskiem osmozy. Niech komora przedzielona błoną elastyczną, półprzepuszczalną zawiera z jednej strony rozpuszczalnik, a z drugiej roztwór o stężeniu molowym c„, (ryc. 4.6). Układ nie znajduje się w stanie równowagi, istnieją w nim różnice potencjałów chemicznych.

Potencjał chemiczny czystego rozpuszczalnika wg 4.30 przy x. = — = 1 wynosi

«i

f*i = H-o + -R^ln 1 = H-o    4.34

potencjał rozpuszczalnika w części zawierającej roztwór jest mniejszy i wynosi

u₂ = y.₀+RTln —^—    4.35

«l+«2

110