Քիմիական պոտենցիալ

Քիմիական պոտենցիալ, նշանակումը՝ 
  
    
      
        μ
      
    
    {\displaystyle \mu }
  , թերմոդինամիկական ֆունկցիա, որը կիրառվում է փոփոխական թվով մասնիկներից կազմված համակարգի վիճակը նկարագրելու համար։ Սահմանում է թերմոդինամիկական պոտենցիալների (Գիբսի էներգիայի, ներքին էներգիայի, էնտալպիայի և այլն) փոփոխությունը համակարգում մասնիկների թվի փոփոխության ժամանակ։ Քիմիական պոտենցիալն առանց աշխատանք կատարելու համակարգի մեկ մասնիկին հաղորդված էներգիան է։ Կիրառվում է նյութական փոխազդեցությունները նկարագրելու համար։
Կիսահաղորդիչների ֆիզիկայում էլեկտրոնների համակարգի քիմիական պոտենցիալը  0 աստիճան Կելվինում հայտնի է որպես Ֆերմիի էներգիա։


== Սահմանում ==
Քիմիական պոտենցիալի սահմանումը կարելի է գրել

  
    
      
        d
        E
        =
        T
        d
        S
        −
        P
        d
        V
        +
        μ
        d
        N
      
    
    {\displaystyle dE=TdS-PdV+\mu dN}
  տեսքով, որտեղ 
  
    
      
        E
      
    
    {\displaystyle E}
  -ն համակարգի էներգիան է, 
  
    
      
        S
      
    
    {\displaystyle S}
  -ը՝ էնտրոպիան, 
  
    
      
        N
      
    
    {\displaystyle N}
  -ը՝ մասնիկների թիվը համակարգում։
Բացի 
  
    
      
        μ
      
    
    {\displaystyle \mu }
   քիմիական պոտենցիալից, այս բանաձևը սահմանում է նաև  
  
    
      
        P
      
    
    {\displaystyle P}
   ճնշումը և 
  
    
      
        T
      
    
    {\displaystyle T}
   ջերմաստիճանը։
Մեկ բաղադրիչից կազմված համակարգի համար քիմիական պոտենցիալը տրվում է

  
    
      
        μ
        =
        
          
            
              E
              −
              T
              S
              +
              P
              V
            
            N
          
        
        =
        
          
            G
            N
          
        
      
    
    {\displaystyle \mu ={E-TS+PV \over N}={G \over N}}
  ,բանաձևով, որտեղ 
  
    
      
        G
      
    
    {\displaystyle G}
  -ն Գիբսի պոտենցիալն է։
Եթե համակարգի էներգիան կախված է ոչ թե ծավալից, այլ 
  
    
      
        
          A
          
            1
          
        
        ,
        
          A
          
            2
          
        
        .
        .
        .
      
    
    {\displaystyle A_{1},A_{2}...}
   այլ թերմոդինամիկական պարամետրերից, սկզբնական բանաձևն ընդունում է

  
    
      
        d
        E
        =
        T
        d
        S
        −
        
          ∑
          
            i
          
        
        
          a
          
            i
          
        
        d
        
          A
          
            i
          
        
        +
        μ
        d
        N
      
    
    {\displaystyle dE=TdS-\sum _{i}a_{i}dA_{i}+\mu dN}
  տեսքը։
Եթե համակարգում կան մի քանի տարբեր տիպի մասնիկներ, ուրեմն կան նույնքան տարբեր տիպի պոտենցիալներ։
Քիմիական պոտենցիալի կապը ազատ էներգիայի հետ կոչվում է մեծ թերմոդինամիկական պոտենցիալ։
Եթե համակարգը գտնվում է էլեկտրական դաշտում, ապա էլեկտրապես լիցքավորված մասնիկների քիմիական պոտենցիալը կոչվում է էլեկտրաքիմիական պոտենցիալ (տերմինը 1929 թվականին առաջարկել է Է․ Ա․ Գուգենհեյմը)։ Այս հատուկ անվանումը պահանջվել է էլեկտրաքիմիական պոտենցիալը պայմանականորեն ոչ էլեկտրական և էլեկտրական մասերի բաժանելու հետևանքով։ Տեսության մեջ այս բաժանումը զուտ ձևական բնույթ ունի, քանի որ էլեկտրական լիցքալիրներ են հանդես գալիս այդ նույն բանաձևային միավորները, որոնց հետ հարաբերակցվում է սովորական քիմիական պոտենցիալը  և այդ պատճառով դրա քիմիական և էլեկտրական բաղադրիչներն առանձին սահմանելու եղանակ չկա։ Գործնականում էլեկտրաքիմիական պոտենցիալի բաժանումը երկու մասի լավ մոտարկում է, որովհետև բնության մեջ գոյություն ունեն մասնիկներ (էլեկտրոններ և  պոզիտրոններ), որոնց համար զանգվածների փոքր լինելու հետևանքով ոչ էլեկտրական բաղադրիչի ներդրումն էլեկտրաքիմիական պոտենցիալում փոքր է՝ համեմատած էլեկտրական բաղադրիչի հետ։
Անիզոտրոպ մարմնի քիմիական պոտենցիալը երկրորդ ռանգի թենզոր է, որը կախված է  լարվածությունների թենզորից։ Ինչպես և լարվածությունների թենզորը, որը իզոտրոպ միջավայրերում դառնում է գնդաձև, իզոտրոպ միջավայրերում քիմիական պոտենցիալի գնդաձև թենզորը տալու համար  մեկ սկալյար մեծությունը բավական է։


== Տես նաև ==
Թերմոդինամիկական պոտենցիալներ
Էլեկտրաքիմիական պոտենցիալ
Գիբսի էներգիա
Ֆերմիի մակարդակ


== Ծանոթագրություններ ==


== Գրականություն ==
Callen H. B. Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics. — N. Y. e. a.: John Wiley, 1985. — xvi + 493 с. — ISBN 0471862568, 9780471862567
Guggenheim E. A. Thermodynamics: An Advanced Treatment for Chemists and Physicists. — Amsterdam: North-Holland, 1985. — xxiv + 390 с. — ISBN 0 444 86951 4
БСЭ, Химический потенциал
Большая физическая энциклопедия в 5-ти томах. Гл. ред. А. М. Прохоров. Москва «Советская энциклопедия» 1988 г.
Гуггенгейм Современная термодинамика, изложенная по методу У. Гиббса / Пер. под ред. проф. С. А. Щукарева. — Л.—М.: Госхимиздат, 1941. — 188 с.
Заславский Б. В. Краткий курс сопротивления материалов. — М.: Машиностроение, 1986. — 328 с.
Мейз Дж. Теория и задачи механики сплошных сред. — М.: Мир, 1974. — 319 с.
Румер Ю. Б., Рывкин М. Ш. Термодинамика, статистическая физика и кинетика. М., Наука, 1977. 552 с.
G. Cook and R. H. Dickerson «Understanding the chemical potential», American Journal of Physics 63 pp. 737—742 (1995)
Русанов А. И. Лекции по термодинамике поверхностей. — СПб.—М.—Краснодар: Лань, 2013. — 237 с. — (Учебники для вузов. Специальная литература). — ISBN 978-5-8114-1487-1
Салем Р. Р. Физическая химия. Термодинамика. — М.: Физматлит, 2004. — 351 с. — ISBN 5-9221-0078-5
T. A. Kaplan «The Chemical Potential», Journal of Statistical Physics 122 pp. 1237—1260 (2006)