Quelltext der Seite Affinität (Chemie)

Die '''Affinität''' (von [[lat.]] ''affinitas'' „Verwandtschaft“) ist in der [[Chemie]] ein Maß für die Triebkraft einer [[Chemische Reaktion|chemischen Reaktion]]. Der Begriff wurde erstmals schon um [[1250]] von [[Albertus Magnus]] verwendet. Usprünglich ging man von einer inneren '''Wahlverwandtschaft''' der beteiligten Stoffe aus, die das anziehende und abstoßende Verhalten von [[Chemische Verbindung|chemischen Verbindungen]] beschreibt, indem die stärkere [[Säure]] die schwächere aus ihren [[Salze]]n verdrängt - was noch [[Goethe]] zu seinem berühmten Roman „[[w:Die Wahlverwandtschaften|Die Wahlverwandtschaften]]“ inspirierte. Forscher wie [[Robert Boyle]], [[w:John Mayow|John Mayow]], [[Johann Rudolf Glauber]], [[Isaac Newton]] und [[Georg Ernst Stahl]] entwickelten die Idee im [[17. Jahrhundert|17.]] und [[18. Jahrhundert]] weiter. Sie wollten insbesondere erklären, wie die bei [[Verbrennung]]sreaktionen freigesetze [[Wärme]] entsteht.

Nach dem zuerst 1851 von dem dänischen Chemiker [[w:Julius Thomsen|Julius Thomsen]] (1826-1909) und 1866 auch von dem französischen Chemiker [[w:Marcelin Berthelot|Marcelin Berthelot]] (1827-1907) aufgestellten und nach ihnen benannten [[Thomsen-Berthelotsches Prinzip|Thomsen-Berthelotschen Prinzip]] dachte man zunächst fälschlich, dass die Reaktionswärme ein geeignetes Maß für die Triebkraft einer chemischen Reaktion sei<ref>Otto Sackur, Cl. v. Simson: ''Lehrbuch der Thermochemie und Thermodynamik'', Verlag von Julius Springer, Berlin 1928, S. 94f. [https://books.google.at/books?id=nxmhBgAAQBAJ&pg=PA94 google]</ref>. Entscheidend ist aber vielmehr die nachstehend beschriebene [[freie Enthalpie]].<ref>{{Holleman-Wiberg| Auflage=71 |Startseite=57 |Endseite=58}}</ref> Das Thomsen-Berthelotsche Prinzip ist nur bei tiefen Temperaturen näherungsweise gültig, weil dann der [[Entropie]]-Term der freien Enthalpie klein genug ist, um vernachlässigt zu werden.

Die [[freie Enthalpie|freien Enthalpie]] <math>\Delta G</math> (auch [[Gibbs-Energie]] genannt) berücksichtigt auch die Änderung der [[Entropie]] <math>\Delta S</math>. Mit der [[Absolute Temperatur|absoluten Temperatur]] <math>T</math> ergibt sich für die '''freie Reaktionsenthalpie''' folgender Zusammenhang:

:<math>\Delta G = \Delta H - T \cdot \Delta S</math>

Für [[exergone Reaktion]]en''' ist <math>\Delta G < 0</math>; sie laufen bevorzugt in Richtung der [[Produkt (Chemie)|Produkte]] ab. Bei [[Endergone Reaktion|endergonen Reaktionen]] mit <math>\Delta G > 0</math> ist hingegen die Rückreaktion begünstigt und bei <math>\Delta G = 0</math> stehen Hin- und Rückreaktion im [[Chemisches Gleichgewicht|Gleichgewicht]]. 

1923 formulierte der belgische [[Physiker]] und [[Chemiker]] [[w:Théophile de Donder|Théophile de Donder]] (1872-1957) folgende Beziehung zwischen der Affinität und der Gibbs-Energie:

:<math>A = - \Delta G</math>

Nach der aktuell gültigen Definition der [[w:IUPAC|IUPAC]] (1994) ist die Affinität genauer definiert als „die Abnahme der Gibbs-Energie beim Übergang von den Reaktanden zu den Produkten einer chemischen Reaktion“<ref>IUPAC. ''Compendium of Chemical Terminology'', 2nd ed. (the "Gold Book"). Compiled by A. D. McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). [https://goldbook.iupac.org/terms/view/D01860 Online version] (2019-) created by S. J. Chalk. ISBN 0-9678550-9-8. [[doi:10.1351/goldbook]]</ref>. Mathematisch ausgedrückt ist die Affinität <math>A</math> die negative [[partielle Ableitung]] der Gibbs-Energie <math>G</math> nach der [[Umsatzvariable]] <math>\xi</math> ([[xi]]) bei konstantem [[Druck (Physik)|Druck]] und konstanter [[Temperatur]]:

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

Für [[Spontane Reaktion|spontan ablaufenden Reaktionen]] ist die die Affinität positiv, d.h. größer null. Trägt man in einem Diagramm die Änderung der freien Energie gegen die Umsatzvariable auf, so entspricht die Affinität dem Anstieg - besser gesagt dem Abfall - der Kurve.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Chemie]]