吉布斯自由能和化学势

化学势是一个热力学概念，不仅在材料科学中，而且在物理、化学、化学工程和生物学中都很熟悉。它是材料热力学的中心概念，因为材料在给定温度和压力下的所有热力学性质都可以从其化学势的知识中获得^[1]。

在最常见的恒温常压热力学条件下，化学势决定了物质(如化学种类、化合物和溶液)的稳定性，以及它们发生化学反应形成新物质、转变为新的物理状态或从一个空间位置迁移到另一个空间位置的倾向。

在热力学在材料科学和工程中的应用中，化学势一直没有得到充分的重视和利用。其中一个原因是摩尔吉布斯自由能，部分摩尔吉布斯自由能，或者简单的吉布斯能或吉布斯自由能的广泛使用，但单位是J/mol。偶尔使用吉布斯势来代替吉布斯能或吉布斯自由能，甚至当它指的是整个系统的吉布斯自由能，而不是以每摩尔为单位时，也会使人更加困惑。

化学势不被重视的另一个原因是，在材料热力学中如此重要的一个量，竟然缺乏一个独特的单位。用化学势来代替“摩尔吉布斯自由能”和“偏摩尔吉布斯自由能”，以及“吉布斯能”、“吉布斯自由能”、“自由焓”和“吉布斯势”，当用单位为J/mol的物质表示1mol的吉布斯自由能时。

如果想强调1mol物质中所储存的吉布斯自由能，它的单位应该是J而不是J/mol。当以J为单位表示物质的总吉布斯自由能或化学能时，只使用术语“吉布斯自由能”、“吉布斯能”或“自由焓”，避免使用术语“吉布斯势”以明确区分势和能。

为化学势指定一个独特的单位名称，以取代现有的J/mol单位，以强调其与温度、压力和电势的类似性。这也使摩尔吉布斯自由能更容易辨认，它和化学势的单位是一样的。

[1] Chen, L.Q., Chemical potential and Gibbs free energy. Mrs Bulletin, 2019. 44(7): p. 520-523.

科学指南针是杭州研趣信息技术有限公司推出的主品牌，专注科研服务，以分析测试为核心。团队核心成员全部来自美国密歇根大学，卡耐基梅隆大学，瑞典皇家工学院，浙江大学，上海交通大学，同济大学等海内外名校，为您对接测试的项目经理100%具有硕士以上学历。我们整合高校/社会闲置仪器设备资源，甄选优质仪器，为广大科研工作者提供方便、快速、更具性价比的分析测试服务。

免责声明：部分文章整合自网络，因内容庞杂无法联系到全部作者，如有侵权，请联系删除，我们会在第一时间予以答复，万分感谢。