عرض مصدر ألفة كيميائية

{{بطاقة كمية فيزيائية}}
[[ملف:Baron Kelvin 1906.jpg|تصغير|200بك|يسار]]
'''الألفة الكيميائية ''' تنتج من خواص [[إلكترون|إلكترونية]] تستطيع المواد غير المتشابهه من خلالها على تكوين مركبات كيميائية.

كان يعتقد في الماضي أن المواد تتفاعل مع بعضها البعض بسبب نوع من القرابة بينها وأن تلك القرابة هي الدافع لحدوث [[تفاعل كيميائي]]، أي ألفة أيونات أو [[ذرة|ذرات]] على تكوين [[رابطة تساهمية|روابط تساهمية]] (ألفة تفاعل). فإذا «تنافس» أيونين مختلفين على الارتباط بذرة [[أكسجين]] فيسمى ذلك [[ألفة للأكسجين]]. أما إذا كانت الرابطة معتمدة على قوة التجاذب الكهربائي، وهو ارتباط ضعيف، فيسمى ذلك «ألفة ترابط».

وطبقا للمؤرخ الكيميائي «هنري لايسيستر» أن الكتاب الشهير ل«جربرت لويس» و«ميرل راندال» بعنوان «الثرموديناميكا والطاقة الحرة للتفاعلات الكيميائية» قد أدى إلى استبدال كلمة «ألفة كيميائية» بمصطلح [[طاقة حرة (توضيح)|الطاقة الحرة]] في معظم البلاد المتحدثة بالإنجليزية.

ويستخدم التحليل اللوني التآلفي هذا النوع من التآثر بين العناصر المترابطة بغرض تنقية المادة. في تلك الطريقة يربط غالبا جزيئ شبه مستقر بحامل ويعمل الحامل على منع ارتباط جزيئ آخر (مثل [[بروتين]]) له ألفة كبيرة للجزيئ المحمول، ويحافظ بذلك على نقاوته.

== أقوال عن الألفة الكيميائية ==

تنسب الألفة الكيميائية إلى ظاهرة ميول بعض الذرات والجزيئات لتكوين [[رابطة (توضيح)|رابطات]] بينها. وذكر الطبيب " جورج كاري " في كتابه تحت عنوان " كيمياء حياة الإنسان" الذي أصدره عام 1919 بأن" الصحة تعتمد على قدر معين من فوسفات الحديد
Fe<sub>3</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>
في الدم نظرا لأن هذه [[جزيء|الجزيئات]] لها ألفة كيميائية [[أكسين|للأكسجين]] وتنقله إلى جميع الأعضاء."

كما يلخص [[إيليا بريغوجين]] العالم الكيميائي الذي حصل على جائزة نوبل عام 1977 مفهوم الألفة الكيميائية، قائلا:

{{اقتباس خاص|جميع التفاعلات الكيميائية توجه الحالة إلى [[توازن كيميائي]] تختفي عندها "الألفة الكيميائية" للتفاعل .}}

== في الثرموديناميكا ==

التعريف الحالي طبقا لهيئة IUPAC تقول أن الألفة الكيميائية ''A'' هي المشتقة الجزئية السالبة [[طاقة غيبس الحرة|لطاقة جيبس الحرة]] ''G'' بالنسبة إلى [[تقدم تفاعل]] ''ξ'' عند [[ضغط]] ثابت و[[درجة حرارة]] ثابتة.
<ref>[https://www.IUPAC.org IUPAC Green Book and Gold Book in .pdf] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20180723185158/https://iupac.org/ |date=23 يوليو 2018}}</ref>

أي أن:

:<math>A = -\left(\frac{\partial G}{\partial \xi}\right)_{P,T}</math>

ومعنى ذلك أن الألفة الكيميائية تكون موجبة الإشارة عندما يتم التفاعل تلقائيا.
 
في عام 1923 اشتق عالم الرياضيات البلجيكي «ثيوفيل دي دوندر» علاقة بين الألفة و[[طاقة غيبس الحرة]] لتفاعل كيميائي. ومن خلال عدة مشتقات أستطاع «دي دوندر» بيان أنه إذا اعتبرنا مخلوطا من مواد كيميائية مع احتمال قيام تفاعل فيمكن إثبات صحة انطباق العلاقة التالية عليها:

:<math> A = -\Delta_rG \,</math>

ثم قام «إليا بريجوجين» و«ديفاي» عام 1954 بتعريف الألفة الكيميائية بعلاقتها بالحرارة ''Q''' الغير مستهلكة لتفاعل و[[تقدم تفاعل]] ''ξ'' ، بأنها حاصل قسمة تغيرهما الصغري:

:<math>A  = \frac{dQ'}{d \xi}. \, </math>

هذا تعريف مفيد من وجهة تقييم عوامل مؤثرة على حالة التوازن في نظام (حيث تكون A'' = 0 '')، وعند تغير حالة نظام إلى اللاتوازن (حيث تكون ''A'' ≠ 0'').

== الألفة الكيميائية وتفاضل الإنثالبي الحر في نظام كيميائي ==

معادلة الإنتالبي الحر هي [[دالة حالة]] ويكون تفاضلها [[تفاضل كامل]] أي أنه يتكون من مجموع مشتقات جزئية بالنسبة إلى كل متغير مستقل:

<math> G = f( T, p, n_i )~</math>

المتغيرات المستقلة في تلك المعادلة لنظام هي T [[درجة حرارة|درجة الحرارة]] و[[ضغط|الضغط]] p و[[عدد جسيمات|عدد الجسيمات]] n_i .

<math> dG = 	\left (\frac{\partial G}{\partial T} \right )_{p,n_i}dT + \left (\frac{\partial G}{\partial p} \right )_{T,n_i}dp + \sum_{i}\left (\frac{\partial G}{\partial n_i} \right )_{T,p,n_j}dn_i~</math>

تعبر المعادلة <math> \left (\frac{\partial G}{\partial n_i} \right )_{T,p,n_j}= \mu_i~</math>، عن [[جهد كيميائي|الكمون الكيميائي]] للعنصر i ونحصل على:

<math> dG = 	\left (\frac{\partial G}{\partial T} \right )_{p,n_i}dT + \left (\frac{\partial G}{\partial p} \right )_{T,n_i}dp + \sum_{i}\mu_idn_i~</math>

ومنها (قارن [[طاقة غيبس الحرة]]):

<math> dG = -SdT + Vdp +  \sum_{i}\mu_idn_i~</math>

حيث S [[إنتروبيا|الإنتروبيا]] و:

<math> dn_i=\nu_id\xi ~</math> (انظر [[توازن كيميائي]]).

ويمكن صياغة dG على الصورة:

<math> dG = -SdT + Vdp +  \sum_{i}\mu_i\nu_id\xi~</math>

وحيث تكون كل من [[درجة حرارة|درجة الحرارة]] T و[[ضغط|الضغط]] p ثابتين، ونحصل على المعادلة:

: <math> \sum_{i}\mu_i\nu_i = \left (\frac{\partial G}{\partial \xi} \right )_{T,p}  ~</math>

وتعرف الألفة الكيميائية بواسطة المعادلة:

<math> A = - \left(\frac{\partial G}{\partial \xi}\right)_{p,T} = - \sum_{i}\mu_i\nu_i ~</math>

وهي تدخل بالطبع في التفاضل الترموديناميكي التالي:

<math> dG = -SdT + Vdp - Ad\xi ~</math>

وكذلك يمكن التعبير عنها في المعادلات الترموديناميكية الأخرى:

<math> dF = -SdT - pdV - Ad\xi ~</math>

<math> dH = TdS + Vdp - Ad\xi ~</math>

<math> dU = TdS - pdV - Ad\xi ~</math>

ومنها يمكن استنتاج الألفة الكيميائية:

<math> A = - \left(\frac{\partial H}{\partial \xi}\right)_{p,S} =  - \left(\frac{\partial U}{\partial \xi}\right)_{V,S} = - \left(\frac{\partial F}{\partial \xi}\right)_{V,T}~</math>

ويكثر استخدام العادلة الأولى، حيث:

* <math> G ~</math> [[طاقة غيبس الحرة|الإنثالبي الحر]].
* <math> F ~</math> [[طاقة حرة (توضيح)|الطاقة الحرة]].
* <math> H ~</math> [[محتوى حراري|الإنثالبي]].
* <math> U ~</math> [[طاقة داخلية|الطاقة الداخلية]].
* <math> S ~</math> [[إنتروبيا|الإنتروبيا]].
* <math> V ~</math> [[حجم|الحجم]].
* <math> p ~</math> [[ضغط|الضغط]].
* <math> \xi ~</math> [[تقدم تفاعل]]
* <math> n_i ~</math> كمية المادة من النوع i
* <math> \nu_i ~</math> معامل [[قياس اتحادية العناصر|حساب العناصر المتفاعلة]] للمادة i
 
الألفة الكيميائية هي أحد [[خاصية مكثفة وخاصية شمولية|الخواص المكثفة]] وتقترن [[خاصية مكثفة وخاصية شمولية|بالخاصية الشمولية]] «[[تقدم تفاعل]]» التي تعرف من خلال [[توازن كيميائي]].

== ألفة الصباغ ==
الألفة {{إنج|Affinity}} أو الجاذبية الكيميائية هي ميل عنصرين أو مادتين للإتحاد أو الارتباط مثل الأصبغة مع الألياف.

عند استخدام توازنات الصباغة فإننا نستخدم مفهوم [[جهد كيميائي|الكمون الكيميائي]]. ويعرّف [[جهد كيميائي|الكمون الكيميائي]] بتغير في [[طاقة غيبس الحرة|الطاقة الحرة للنظام]] والذي يحدث عند وجود تغيرات في التركيب لكمية وحدة مولية للمادة، وبحيث تبقى كل المتغيرات مثل [[حرارة|الحرارة]] [[ضغط|والضغط]] وكميات المواد الأخرى ثابتة. وهي شبيهة [[درجة حرارة|بدرجة الحرارة]] (تحدد اتجاه ومعدل انتقال الحرارة) أو [[كمون كهربائي|الكمون الكهربائي]] (تحدد واتجاه وحجم الشحنة المنتقلة).

يحدث التحول عند ضغط ودرجة حرارة ثابتين بحيث تتحول المادة من حالة أعلى إلى حالة أدنى في الكمون الكيميائي حتى يحدث التوازن.

لنناقش حالة [[صباغة|الصباغة]]، فإذا كان [[جهد كيميائي|الكمون الكيميائي]] [[صباغ|للصباغ]] في المحلول أعلى منه في الليف عندها سينتقل الصباغ إلى الليف وشيئا فشيئا ستنخفض قيمة الكمون الكيميائي في المحلول وتزداد في الليف حتى حدوث التوازن ويكون الكمون الكيميائي في المحلول والليف متساوٍ. وهو يعطى بالمعادلات التالية:

<math>\eta_s = \eta_s^0 + RT.ln(\alpha_s) </math>

<math>\eta_f = \eta_f^0 + RT.ln(\alpha_f) </math>

حيث

<math>\eta_s , \eta_f </math> الكمون الكيميائي للصباغ في المحلول وفي الليف.

<math>\alpha_s , \alpha_f </math> التراكيز الفعالة للصباغ في المحلول وفي الليف.

<math>\eta_s^0 , \eta_f^0 </math> الكمون الكيميائي القياسي للصباغ في حالته القياسية في المحلول وفي الليف.

R [[ثابت الغازات العام]].

T [[درجة حرارة مطلقة|درجة الحرارة المطلقة]].

== المراجع ==
{{مراجع}}

== اقرأ أيضا ==

{{col-begin}}
{{فاصل-عمو}}
* [[ترموديناميكا كيميائية]]
* [[ديناميكا حرارية]]
* [[مبرهنة التوزع المتساوي]]
* [[سعة حرارية]]
* [[قابلية انضغاط]]
* [[إنتروبيا]]
* [[إنتروبيا وسهم الزمن]]
* [[قانون الغازات المثالية]]
* [[نظرية حركية للغازات|حركة حرارية]]
{{فاصل-عمو}}

* [[كيمياء]]
* [[تفاعل كيميائي]]
* [[تكافؤ]]
* [[كهرسلبية|سالبية كهربية]]
* [[رابطة كيميائية]]
* [[تقدم تفاعل]]
* [[فاعلية (كيمياء)|فاعلية كيميائية]]
 
{{فاصل-عمو}}
{{نهاية-عمو}}
{{شريط بوابات|الفيزياء|الكيمياء|كيمياء فيزيائية}}
{{صباغة}}
{{معرفات مركب كيميائي}}
{{ضبط استنادي}}
[[تصنيف:كيمياء الاتزان]]
[[تصنيف:كيمياء فيزيائية]]
[[تصنيف:ياكوبس فانت هوف]]