7.16. Мольные и удельные химические потенциалы

Массу компонента можно измерять в механических единицах (граммах, килограммах) или же в термодинамических — в молях. В связи с этим возникает вопрос: какие же именно химические потенциалы компонента в разных фазах будут при равновесии одинаковы — мольные или удельные? Чтобы ответить на этот вопрос, достаточно восстановить в памяти общий ход рассуждений, который привел нас к фундаментальной теореме о равенстве химических потенциалов при термодинамическом равновесии. Мы рассматривали виртуальный процесс — переход некоторой массы из какой-либо фазы, которую мы назвали первой, в какую-либо другую,

которую мы назвали второй фазой, и весьма существенно для хода рассуждений было то, что изменения массы рассматриваемого компонента в сопоставляемых фазах можно было считать равными по величине и противоположными по знаку:

Но если массы измерены не в механических единицах, а в молях, то в общем случае уже нельзя утверждать, что так как при переходе компонента через границу фаз может измениться молекулярный вес, например молекулы компонента могут подвергнуться ассоциации или, напротив, диссоциации. Мы видим, таким образом, фундаментальная теорема термодинамики: «при равновесии химические потенциалы любого - компонента во всех фазах одинаковы» должна быть дополнена пояснением, что одинаковы удельные химические потенциалы. Что же касается химических потенциалов, отнесенных к одному молю понента, то при равновесии они могут быть и не равны, даже более того, они заведомо не равны, если только при переходе компонента из одной фазы в другую изменяется молекулярный вес компонента.

Очевидно, что мольный потенциал больше удельного потенциала. Поэтому из равенства удельных потенциалов следует, что должны быть равны отношения мольных химических потенциалов к молекулярным весам:

Это соотношение приводит, как будет показано ниже, к закону распределения Нернста.