Potentiel chimique d'un constituant dans une phase

Définition

Le potentiel chimique d'un constituant dans une phase est défini comme l'enthalpie libre partielle de ce constituant, c'est-à-dire :

\[{\mu }_{i}={\left(\frac{\partial G}{{\partial N}_{i}}\right)}_{T,P,{N}_{j},j\ne i}\]

On rappelle que lorsque plusieurs phases peuvent coexister, chaque constituant va transférer de la phase dans laquelle son potentiel chimique est le plus élevé vers la phase dans laquelle son potentiel chimique est le plus faible, jusqu'à ce que ces potentiels chimiques s'égalisent.

Le potentiel chimique peut ainsi être "visualisé" comme une énergie potentielle spécifique à chacune des espèces présentes dans une phase, et qui traduit l'effet global sur l'espèce chimique \[i\] des interactions microscopiques avec son environnement (autres molécules de l'espèce \[i\], molécules des autres espèces présentes dans le mélange).

Plus le potentiel chimique d'une espèce dans une phase sera important, plus cette espèce aura tendance à quitter cette phase pour une autre phase où son potentiel chimique sera plus faible, ou à disparaître par réaction chimique.

Le potentiel chimique d'un constituant dans un mélange dépend bien sûr de la composition (vecteur des fractions molaires \[\underline{x}\]), mais aussi de la pression \[P\] et de la température \[T\].

Fondamental

La dépendance en pression du potentiel chimique est donnée par :

\[{\left(\frac{\partial {\mu }_{i}}{\partial P}\right)}_{T,x}=\overline{v}_{i}\]

le volume molaire partiel \[\overline{v}_{i}\] du constituant étant très souvent assimilable au volume molaire du constituant \[i\] pur dans le même état, aux mêmes température et pression que le mélange considéré.

Fondamental

La dépendance en température du potentiel chimique est donnée par :

\[{\left(\frac{\partial {\mu }_{i}/T}{\partial 1/T}\right)}_{P,\underline{x}}=\overline{h}_{i}\]

l'enthalpie molaire partielle \[\overline{h}_{i}\] du constituant \[i\] étant en général proche du l'enthalpie molaire du constituant \[i\] pur dans le même état, aux mêmes température et pression que le mélange considéré.