Afinitat química

En química física, la afinitat química pot ser definida com les propietats electròniques per les que espècies químiques disímiles són capaces de formar composts químics. L'afinitat química també pot referir-se a la tendència d'un àtom o compost per a combinar-se per una reacció química en àtoms o composts de composició distinta.

Segons l'historiador químic Henry Leicester, l'influent llibre de text de 1923 Thermodynamics and the Free Energy of Chemical Reactions (Termodinàmica i Energia Lliure de les Reaccions Químiques) per Gilbert N. Lewis i Merle Randall va conduir a la substitució del terme "afinitat" pel terme "energia lliure" en la major part del món angloparlante.

Concepcions modernes

En térmens moderns, relacionem afinitat al fenomen en el que certs àtoms o molècules tenen la tendència a agregar-se o enllaçar-se. Per eixemple, en el llibre de 1919 Chemistry of Human Life (La Química de la Vida Humana), el fisiólogo George W. Carey enuncia:

La salut depén d'una cantitat apropiada de fosfat de ferro Fe₃(PO₄)₂ en la sanc, perque les molècules d'esta sal tenen afinitat química per l'oxigen, i ho transporten a totes les parts de l'organisme.

En este context antiquat, es troba que l'afinitat química és sinònim en el terme "atracció magnètica". Molts escrits, fins a prop de 1925, també es referixen a la "llei d'afinitat química".

Termodinàmica

En 1923, el matemàtic i físic belga Théophile de Donder va derivar una relació entre l'afinitat $A$ i l'energia lliure de Gibbs $G$ d'una reacció química. A través d'una série de derivació, de Donder va mostrar que si es considera una mescla d'espècies químiques en la possibilitat de que hi haja una reacció química, pot provar-se que es conserva la següent relació:

$A=-\Delta G_r$

En els escrits de Théophile de Donder com a precedent, Ilya Prigogine i Defay en el seu Chemical Thermodynamics (Termodinàmica Química) de 1954, varen definir l'afinitat química (denotada per $A$), com una funció dels increments en la calor de reacció incompensado i la variable del progrés de la reacció (denotades per $d{Q}^{\prime }$ i $d\xi$, respectivament):

$A=\frac{d{Q}^{\prime }}{d\xi }$       (1).

Esta definició és útil per a quantificar els factors responsables tant per a l'estat dels sistemes en equilibri (a on $A=0$), i per als canvis d'estat dels sistemes que no estan en equilibri (a on $A\ne 0$).

La definició IUPAC actual de l'afinitat química és: El negatiu de la derivada parcial de l'energia de Gibbs sobre l'extensió de la reacció a temperatura i pressió constant. És positiva per a reaccions espontànees.