The chemical capacitance - a thermodynamic solution property

Centre de recherche en calcul thermochimique, École polytechnique, PO Box 6079, Station A, Montréal, Québec, H3C 3A7, Canada.

Abstract

The chemical capacitance of a species i in a solution with respect to species j is introduced and defined as C_ij = [math] where μ_i is the chemical potential of i and n• is the number of moles of j. This extensive state property indicates the variation of the chemical potential of i as j is added to the solution, and is thus related to concepts such as the buffering capacity" or stability of a solution. Various thermodynamic relationships involving the chemical capacitances are developed. Linear equations are derived which permit the capacitances of an ideal gaseous or dilute aqueous solution to be derived solely from the equilibrium composition. Sample calculations and examples of applications are presented. The relationships have been incorporated into a large thermodynamic database computing system. Calculations can be performed for systems with any number of components and species.

Résumé

La notion de la capacité chimique est introduite. La capacité chimique d’une espèce chimique "i" par rapport à une espèce "j" dans une solution est définie comme C_ij = [math] où μ_i est le potentiel chimique de i et n_j le nombre de moles de j. Cette propriété extensive indique le changement du potentiel chimique de "i" quand "j" est ajouté à la solution; elle est donc reliée aux concepts tel que le "pouvoir tampon" ou la stabilité d’une solution. Plusieurs rapports thermodynamiques où apparaît la capacité chimique sont établis. On obtient des équations linéaires qui permettent de calculer les capacitances d’une solution idéale, gazeuse ou aqueuse, à partir uniquement d’une connaissance de sa composition à l’équilibre. Des exemples de calculs et d’applications sont fournis. Les rapports ont été incorporés dans un système informatisé de calcul thermodynamique muni d’une grande banque de données. On peut effectuer des calculs pour des systèmes avec un nombre de composants et un nombre d’espèces illimités.