95 2.2 Grandezze parziali molari 2.2 GRANDEZZE PARZIALI MOLARI Come è noto l energia potenziale rappresenta l energia che il sistema assume in riferimento alla sua posizione. Così l energia potenziale gravitazionale rappresenta l energia posseduta da una massa m posta ad una quota h, l energia potenziale elastica rappresenta l energia posseduta da una molla m compressa o elongata di x rispetto alla posizione di riposo, l energia potenziale elettrica rappresenta l energia posseduta da una carica q posta in un campo elettrico. Per quei fenomeni che rientrano nel nostro campo di interesse, ovvero le reazioni chimiche e le transizioni di fase, è stato introdotto (Cap. 10, Vol. II) il concetto di potenziale chimico. Per le sostanze pure (sistemi ad un componente) il potenziale coincide con l energia di Gibbs molare (misurata in J/mol): = G (2.6) utile ricordare che l energia molare di Gibbs è definita dalla combinazione di funzioni di stato: (2.7) G = H TS dove sia l entalpia che l entropia sono su base molare. Il potenziale chimico ci fornisce informazioni sulla evoluzione dei sistemi. Analogamente al T, che rappresenta la forza spingente per il trasferimento di calore, e al P, che rappresenta la forza spingente per il movimento di fluidi, la differenza tra il potenziale chimico di due stati A e B determina la tendenza del sistema ad evolvere da uno stato all altro. Ad esempio, ci fornisce informazioni sulla tendenza dei reagenti a trasformarsi in prodotti, sul passaggio da uno stato di aggregazione ad un altro, sulla migrazione di un soluto all interno di una stessa fase o tra fasi diverse per effetto della differenza di concentrazione, sull attraversamento di una membrana semipermeabile o sul passaggio di un nutriente attraverso una membrana cellulare. In particolare, indicando con A e B rispettivamente il potenziale di un componente generico nello stato A e nello stato B, si potrà avere: A > B A = B A < B il sistema evolve dallo stato A allo stato B il sistema è in equilibrio il sistema evolve dallo stato B allo stato A Per i sistemi in cui si verificano reazioni chimiche sono stati introdotti, nel § 10.2.2.5 del volume II, i potenziali parziali molari definiti come segue: G i = ni P ,T ,n (2.8) J in cui il potenziale chimico è espresso come derivata parziale dell energia di Gibbs rispetto al numero di moli del componente i-esimo, considerando costanti la pressione, la temperatura e al numero di moli di tutti gli altri componenti. In altre parole la (2.8) rappresenta la variazione del potenziale del componente i-esimo per effetto della introduzione, o della estrazione, di ni moli nel sistema.