Chapitre 8 : Le potentiel chimique
I Les concepts
A) Définition
1) A partir de U. dU  TdS  PdV   i dni . i  U 

Donc i  
.
 ni  S ,V ,n j

2) A partir de G.
On a G  U  PV  TS
Donc dG  SdT  VdP   i dni . i  G 

D’où i  
.
 n  i T , P , n j
Il est plus facile de fixer la pression et la température que l’entropie et le volume du système, donc le calcul à partir de G est plus aisé.

B) Signification physique
1) Statique


 ni-perméable (et donc aussi diatherme)

A l’équilibre :
Pour une fluctuation, dU  T dS  i , dni , , dU   T dS   i , dni , .
Comme dU  dU   0 , dni ,  dni ,  0 et dS  dS   0 , on a :
0  (T  T )dS  (i ,  i , )dni , , et ce pour tout dS , dni , .

Donc T  T et i ,  i , .
Exemple :
Hg(v)
Hg(l)

A l’équilibre,  (Hg(l ))   (Hg(v)) .

Chapitre 8 : Le potentiel chimique
Thermodynamique

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2) Dynamique




imperméable diathermes ni-perméable On est à l’équilibre, et i ,  i , .
On retire la cloison imperméable ; on suppose l’évolution quasi-statique : dU  TdS  i , dni , dU   TdS  i , dni ,
On a : dU   dU   0

i ,  i , )dni , . dni ,  dni  0 Donc 0  TdS
  (

0

0 dS  dS   0

Donc dni ,  0 .
C’est donc le compartiment ayant le plus grand potentiel chimique qui perd du ni .
H2O+NaCl


H2O



Perméable à H2O

Quand on ajoute du sel dans l’eau, son potentiel diminue (vu plus tard), et l’eau va donc sortir de la paroi.

3) Analogie hydraulique


i ,



i , 

Quand on ouvre le robinet, i , va diminuer.
(Attention : ce n’est pas parce que le compartiment  contient plus d’eau que l’eau de  va partir !!)

C) Propriétés du potentiel chimique
(1)  i est un intensif, conjugué de ni :
- Dans un mélange,  i dépend de T, P et de la composition
- Dans un corps pur,  i dépend de T et P.
(2) Variation avec T :
- Pour un corps pur : dG  SdT  VdP  dn .
Chapitre 8 : Le potentiel chimique