termodinamica

4. Potencial químico

4. Potencial químico
Tema: El potencial químico como medida de la tendencia general de la materia al cambio, y
como un concepto central de la dinámica de la materia.
4.1 Introducción
Después de nuestra corta excursión a través de la termodinámica, queremos ahora ocuparnos
del potencial químico μ, el cual conjuntamente con la cantidad de sustancia n, es quizás elconcepto más importante y productivo de la dinámica de la materia.
HERACLITUS concluyó de sus observaciones del medio ambiente que “todo fluye – nada
permanece (πάντα ρεΐ)”. En la naturaleza viva la creación y muerte son bien conocidas; en la
materia inanimada también actúan fuerzas las cuales, en mayor o menor grado, cambian las
cosas en nuestro alrededor:
• el pan se seca,
• el papel se vuelveamarillento,
• el hierro se oxida,
• las rocas se erosionan,

• la mantequilla o grasas se rancian,
• el caucho se vuelve quebradizo,
• el cobre se cubre de pátina,
• la arcilla se vuelve roca, etc.

Experimento: Cambios en el mundo de las sustancias

Se podrían considerar efectos externos como la causa. Por
ejemplo: el hierro no se oxidaría si se mantuviese aislado del oxígeno – sinembargo éste no
es el punto, ya que sustancias aisladas del medio ambiente cambian. Se envejecen:
• el pan en una bolsa de plástico;
• el alimento en una lata cerrada;
• las sustancias químicas en envases cerrados.
Experimento: Envejecimiento del ácido acrílico (ácido
propénico)

El ácido acrílico puro (ácido propénico) es un líquido claro
como el agua y tiene un fuerte olor a vinagre.Éste se
transforma por si mismo, en un vidrio rígido, sin color ni
olor, cuando ha permanecido durante un largo tiempo en un
recipiente, aunque este completamente cerrado:
...+CH2=CH + CH2=CH... → ...−CH2−CH−CH2−CH−...
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COOH
COOH
COOH COOH
Los cambios de sustancias puras, a lo largo del tiempo, tales como: la descomposición de la
soda y la sal de Glauber en presencia del aire,(en donde por deshidratación los grandes
cristales incoloros se recubren con una capa blanca de polvo),
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4. Potencial químico

Na2CO3 ⋅ 10 H2O → Na2CO3 ⋅ 7 H2O + 3 H2O
Na2SO4 ⋅ 10 H2O → Na2SO4 + 10 H2O,
la transformación lenta del azufre β-monoclínico que es incoloro en azufre α-rómbico de color
amarillo y la transformación del fósforo blanco de bajo peso molecular a fósforo rojo de altopeso molecular,
S|β
→ S|α
P|blanco → P|rojo
establece que la interacción entre las partes que reaccionan no es el motor que genera el
cambio, sino que las sustancias tienden a cambiar espontáneamente. Lo anterior quiere decir
que cada sustancia individual tiene una “tendencia al cambio”. Esta tendencia al cambio
seguramente no es la misma para todas las sustancias ni está direccionadahacia una meta en
particular. Podría decirse que todas las sustancias en mayor o menor grado están predispuestas
y utilizan cualquier oportunidad que se presente para seguir esta predisposición o tendencia
para poderse “fugar”, como se diría de manera simple y fácil de recordar. Muchas de las
sustancias que conocemos permanecen a lo largo de períodos de tiempo grandes, debido a que
muchos de losprocesos de cambio son prohibidos y no porque les falte la mencionada
tendencia al cambio.
De la transformación mencionada anteriormente, fósforo blanco en fósforo rojo, se concluye
que cuando él está en el estado blanco tiene una mayor tendencia a cambiar, forzando la
formación del estado rojo en contra de su propia tendencia al cambio. Análogamente
esperaríamos que el sulfuro de hierro seforma debido a que las sustancias de partida: azufre y
hierro, tienen conjuntamente una mayor tendencia al cambio que la que tiene el producto FeS.
Comparando la observación experimental de la reacción de diferentes polvos metálicos con el
azufre, entre ellos: magnesio, zinc, hierro, cobre, y oro, se notan grandes diferencias. Por
ejemplo, cuando el magnesio se mezcla con azufre y se...