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En física química y química física , la afinidad química es la propiedad electrónica por la cual especies químicas diferentes son capaces de formar compuestos químicos . [1] La afinidad química también puede referirse a la tendencia de un átomo o compuesto a combinarse por reacción química con átomos o compuestos de composición diferente.

Historia [ editar ]

Teorías tempranas [ editar ]

La idea de afinidad es extremadamente antigua. Se han realizado muchos intentos para identificar sus orígenes. [2] Sin embargo, la mayoría de tales intentos, excepto de manera general, terminan en futilidad ya que las "afinidades" se encuentran en la base de toda la magia , por lo que son anteriores a la ciencia . [3] La química física , sin embargo, fue una de las primeras ramas de la ciencia en estudiar y formular una "teoría de la afinidad". El nombre affinitas fue utilizado por primera vez en el sentido de relación química por el filósofo alemán Albertus Magnus cerca del año 1250. Más tarde, aquellos como Robert Boyle , John Mayow , Johann Glauber ,Isaac Newton y Georg Stahl propusieron ideas sobre la afinidad electiva en un intento de explicar cómo se desarrolla el calor durante las reacciones de combustión . [4]

El término afinidad se ha utilizado en sentido figurado desde c. 1600 en discusiones sobre relaciones estructurales en química, filología , etc., y la referencia a la "atracción natural" es de 1616. La "afinidad química", históricamente, se ha referido a la " fuerza " que causa reacciones químicas . [5] así como, de forma más general y anterior, la ″ tendencia a combinar ″ de cualquier par de sustancias. La definición amplia, utilizada generalmente a lo largo de la historia, es que la afinidad química es aquella por la cual las sustancias entran o resisten la descomposición. [2]

El término moderno afinidad química es una variación algo modificada de su "afinidad electiva" precursora del siglo XVIII o atracciones electivas, un término que fue utilizado por el profesor de química del siglo XVIII William Cullen. [6] No está claro si Cullen acuñó la frase, pero su uso parece ser anterior a la mayoría de los demás, aunque rápidamente se extendió por toda Europa, y fue utilizado en particular por el químico sueco Torbern Olof Bergman a lo largo de su libro De Attractionibus electivis (1775) . Las teorías de afinidad fueron utilizadas de una forma u otra por la mayoría de los químicos desde mediados del siglo XVIII hasta el siglo XIX para explicar y organizar las diferentes combinaciones en las que podían entrar las sustancias y de las que podían recuperarse.[7] [8] Antoine Lavoisier , en su famoso Traité Élémentaire de Chimie (Elementos de química) de 1789, se refiere al trabajo de Bergman y analiza el concepto de afinidades o atracciones electivas.

Según el historiador de la química Henry Leicester, el influyente libro de texto de 1923 Thermodynamics and the Free Energy of Chemical Reactions de Gilbert N. Lewis y Merle Randall llevó a la sustitución del término "afinidad" por el término " energía libre " en gran parte del inglés. mundo hablante.

Según Prigogine, [9] el término fue introducido y desarrollado por Théophile de Donder . [10]

Goethe utilizó el concepto en su novela Elective Affinities (1809).

Representaciones visuales [ editar ]

El concepto de afinidad estaba muy ligado a la representación visual de sustancias en una mesa. La primera tabla de afinidad , que se basó en reacciones de desplazamiento , fue publicada en 1718 por el químico francés Étienne François Geoffroy . El nombre de Geoffroy es más conocido en relación con estas tablas de "afinidades" ( tables des rapports ), que se presentaron por primera vez a la Academia de Ciencias de Francia en 1718 y 1720, como se muestra a continuación:

Tabla de afinidad de Geoffroy (1718): En la cabecera de la columna hay una sustancia con la que se pueden combinar todas las sustancias siguientes, donde cada columna debajo de la cabecera se clasifica por grados de " afinidad ".

Durante el siglo XVIII, se propusieron muchas versiones de la tabla con importantes químicos como Torbern Bergman en Suecia y Joseph Black en Escocia adaptándola para dar cabida a nuevos descubrimientos químicos. Todas las tablas eran esencialmente listas, preparadas mediante la recopilación de observaciones sobre las acciones de sustancias entre sí, mostrando los diferentes grados de afinidad exhibidos por cuerpos análogos por diferentes reactivos .

Fundamentalmente, la tabla era la herramienta gráfica central utilizada para enseñar química a los estudiantes y su disposición visual a menudo se combinaba con otros tipos de diagramas. Joseph Black, por ejemplo, usó la tabla en combinación con diagramas de círculos y quiásticos para visualizar los principios básicos de la afinidad química. [11] Las tablas de afinidad se utilizaron en toda Europa hasta principios del siglo XIX, cuando fueron desplazadas por conceptos de afinidad introducidos por Claude Berthollet .

Concepciones modernas [ editar ]

En física química y química física , la afinidad química es la propiedad electrónica por la cual especies químicas diferentes son capaces de formar compuestos químicos . [1] La afinidad química también puede referirse a la tendencia de un átomo o compuesto a combinarse por reacción química con átomos o compuestos de composición diferente.

En términos modernos, relacionamos la afinidad con el fenómeno por el cual ciertos átomos o moléculas tienen tendencia a agregarse o unirse. Por ejemplo, en el libro Chemistry of Human Life de 1919, el médico George W. Carey afirma que "la salud depende de una cantidad adecuada de fosfato de hierro Fe 3 (PO 4 ) 2 en la sangre, ya que las moléculas de esta sal tienen afinidad química por oxígeno y llevarlo a todas las partes del organismo ". En este contexto anticuado, la afinidad química a veces se considera sinónimo del término "atracción magnética". Muchos escritos, hasta aproximadamente 1925, también se refieren a una "ley de afinidad química".

Ilya Prigogine resumió el concepto de afinidad diciendo: "Todas las reacciones químicas llevan al sistema a un estado de equilibrio en el que las afinidades de las reacciones desaparecen".

Termodinámica [ editar ]

La presente definición de la IUPAC es que la afinidad A es la derivada parcial negativa de la energía libre G de Gibbs con respecto al grado de reacción ξ a presión y temperatura constantes . [12] Es decir,

De ello se deduce que la afinidad es positiva para las reacciones espontáneas .

En 1923, el matemático y físico belga Théophile de Donder derivó una relación entre la afinidad y la energía libre de Gibbs de una reacción química . A través de una serie de derivaciones, de Donder demostró que si consideramos una mezcla de especies químicas con posibilidad de reacción química, se puede probar que se cumple la siguiente relación:

Con los escritos de Théophile de Donder como precedente, Ilya Prigogine y Defay in Chemical Thermodynamics (1954) definieron la afinidad química como la velocidad de cambio del calor de reacción no compensado Q ' como la variable de progreso de la reacción o la extensión de la reacción ξ crece infinitesimalmente:

Esta definición es útil para cuantificar los factores responsables tanto del estado de los sistemas de equilibrio (donde A = 0 ), como de los cambios de estado de los sistemas que no están en equilibrio (donde A ≠ 0 ).

Ver también [ editar ]

  • Química
  • Enlace químico
  • Electronegatividad
  • Afinidad electronica
  • Étienne François Geoffroy - Tabla de afinidad de 1718 de Geoffroy
  • Valencia
  • Cromatografía de afinidad
  • Electroforesis de afinidad

Notas [ editar ]

  1. ↑ a b Chisholm 1911 , Affinity, Chemical
  2. ↑ a b Levere, Trevor, H. (1971). Afinidad y materia: elementos de la filosofía química 1800-1865 . Editores de ciencia Gordon y Breach. ISBN 2-88124-583-8.
  3. ^ Malthauf, RP (1966). Los orígenes de la química. Pág. 299. Londres.
  4. ^ Partington, JR (1937). Breve historia de la química. Nueva York: Dover Publications, Inc. ISBN 0-486-65977-1 
  5. ^ Thomas Thomson . (1831). Un sistema de química , vol. 1. p.31 (la afinidad química se describe como una "fuerza desconocida"). 7ª ed., 2 vols.
  6. ^ Véase Arthur Donovan, Química filosófica en la Ilustración escocesa, Edimburgo, 1975
  7. ^ Eddy, Matthew Daniel (2004). "Elementos, principios y narrativa de la afinidad" . Fundamentos de la Química . 6 (2): 161-175. doi : 10.1023 / B: FOCH.0000035061.02831.45 . S2CID 143754994 . 
  8. ↑ Sobre la variedad de teorías de la afinidad, ver Georgette Taylor, Variations on a Theme; Patrones de congruencia y divergencia entre las teorías de afinidad del siglo XVIII, VDM Verlag Dr. Muller Aktiengesellschaft, 2008
  9. ^ I.Prigogine. (1980). De ser a devenir. Tiempo y complejidad en las ciencias físicas . San Francisco: WHFreeman and Co
  10. ↑ de Donder, T. (1936). L'affinité . Ed. Pierre Van Rysselberghe. París: Gauthier-Villars
  11. ^ Eddy, Matthew Daniel (2014). "Cómo ver un diagrama: una antropología visual de la afinidad química" . Osiris . 29 : 178-196. doi : 10.1086 / 678093 . PMID 26103754 . 
  12. ^ Libro verde de la IUPAC y Libro de oro en .pdf

Referencias [ editar ]

  •  Este artículo incorpora texto de una publicación que ahora es de dominio público :  Chisholm, Hugh, ed. (1911). " Afinidad, Química ". Encyclopædia Britannica (11ª ed.). Prensa de la Universidad de Cambridge.

Enlaces externos [ editar ]

  • William Whewell . "Establecimiento y desarrollo de la idea de afinidad química" . Historia de las ideas científicas . 2: 15ss.
  • Afinidad química y cero absoluto - Discurso de presentación del Premio Nobel de Química 1920 de Gerard De Geer