
【化】 chemical affinity
化學親和勢(chemical affinity)是物理化學領域的核心概念,指物質間發生化學反應的傾向性強弱。其本質可通過熱力學與動力學兩個維度闡釋:
熱力學定義
化學親和勢的強度由吉布斯自由能變化(ΔG)定量表征,計算公式為:
$$ ΔG = ΔH - TΔS $$
其中ΔH為焓變,T為溫度,ΔS為熵變。當ΔG < 0時,反應具有正向自發性。該理論框架由美國物理化學家吉爾伯特·路易斯在1923年系統化,成為現代化學熱力學基石[《物理化學》第十版,牛津大學出版社]。
反應方向預測
化學親和勢數值可預測反應平衡狀态,例如金屬置換反應中,鋅與硫酸銅溶液的強親和勢(ΔG = -212 kJ/mol)驅動反應生成銅和硫酸鋅[國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)術語數據庫]。
動力學關聯性
高親和勢物質雖具備反應趨勢,但實際速率受活化能控制。例如氮氣與氫氣合成氨的高親和勢(ΔG = -16.5 kJ/mol)需鐵催化劑降低能壘才能工業化應用[《化學評論》2019年催化專題論文]。
曆史演進
該概念可追溯至18世紀貝托雷的“親和力表”,1878年吉布斯通過自由能公式賦予其數學表達,20世紀過渡态理論進一步揭示微觀機制[《化學反應動力學原理》,Springer出版]。
化學親和勢是化學中的一個重要概念,主要用于描述物質發生化學反應的能力或趨勢。以下是綜合多個來源的詳細解釋:
化學親和勢(Chemical Affinity)是衡量元素或化合物參與化學反應傾向性的傳統術語。它反映了物質之間形成化學鍵的内在動力,是驅動反應進行的根本原因。在熱力學框架下,它常被用來表征化學變化的方向性,并與自由能變化(ΔG)等判據相關聯。
電子親和勢是化學親和勢的一種具體表現形式,特指氣态原子獲得電子釋放的能量:
$$ A = -Delta G = -sum u_B mu_B $$ 其中,( u_B ) 為化學計量數,( mu_B ) 為物質B的化學勢。
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