อ่าน 4 นาที
ความสัมพันธ์ทางเคมี
ใน ฟิสิกส์เคมี และ เคมีเชิงกายภาพ ความสัมพันธ์ทางเคมี คือคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำให้ สารเคมี ที่แตกต่างกัน สามารถสร้าง สารประกอบทางเคมี ได้ [ 1 ]...
ความสัมพันธ์ทางเคมี
ในฟิสิกส์เคมีและเคมีเชิงกายภาพความสัมพันธ์ทางเคมีคือคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำให้สารเคมี ที่แตกต่างกัน สามารถสร้างสารประกอบทางเคมีได้[ 1 ] ความสัมพันธ์ทางเคมียังอาจหมายถึงแนวโน้มของอะตอมหรือสารประกอบที่จะรวมตัวกันโดยปฏิกิริยาเคมีกับอะตอมหรือสารประกอบที่มีองค์ประกอบต่างกัน
คำว่า"ความสัมพันธ์"ถูกนำมาใช้ในเชิงเปรียบเทียบตั้งแต่ประมาณปี ค.ศ. 1600ในการอภิปรายเกี่ยวกับความสัมพันธ์เชิงโครงสร้างในวิชาเคมีภาษาศาสตร์ฯลฯ ความสัมพันธ์ทางเคมีในอดีตหมายถึง " แรง " ที่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาเคมี [ 2 ] คำจำกัดความกว้างๆ ที่ใช้กันโดยทั่วไปตลอดประวัติศาสตร์คือ ความสัมพันธ์ทางเคมีเกี่ยวข้องกับวิธีที่สารต่างๆ เข้าสู่หรือต้านทานการสลายตัว[ 3 ]
คำว่า "ความสัมพันธ์ทางเคมี" ในปัจจุบันเป็นคำที่ดัดแปลงมาจากคำที่ใช้ในศตวรรษที่ 18 ที่เรียกว่า "ความสัมพันธ์แบบเลือก" หรือ "แรงดึงดูดแบบเลือก" ซึ่งเป็นคำที่อาจารย์สอนวิชาเคมีในศตวรรษที่ 18 ชื่อ William Cullenใช้[ 4 ]ไม่แน่ชัดว่า Cullen เป็นผู้บัญญัติศัพท์วลีนี้หรือไม่ แต่ดูเหมือนว่าการใช้คำของเขาจะมาก่อนคนอื่นๆ ส่วนใหญ่ แม้ว่าคำนี้จะแพร่หลายไปทั่วยุโรปอย่างรวดเร็ว และโดยเฉพาะอย่างยิ่งนักเคมีชาวสวีเดนTorbern Olof Bergman ได้ใช้ คำนี้ในหนังสือDe attractionibus electivis (1775) ของเขา ทฤษฎีความสัมพันธ์ถูกนำมาใช้ในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งโดยนักเคมีส่วนใหญ่ตั้งแต่ช่วงกลางศตวรรษที่ 18 จนถึงศตวรรษที่ 19 เพื่ออธิบายและจัดระเบียบการรวมกันต่างๆ ที่สารต่างๆ สามารถเข้าไปและแยกออกมาได้[ 5 ] [ 6 ]
ประวัติศาสตร์
ทฤษฎีในยุคแรก
แนวคิดเรื่องความสัมพันธ์นั้นมีมานานมากแล้ว มีความพยายามมากมายในการระบุที่มาของมัน[ 3 ] อย่างไรก็ตาม ความพยายามส่วนใหญ่ ยกเว้นในลักษณะทั่วไป จบลงด้วยความไร้ประโยชน์ เนื่องจาก "ความสัมพันธ์" เป็นพื้นฐานของเวทมนตร์ ทั้งหมด จึงมีมาก่อนวิทยาศาสตร์อย่างไรก็ตามเคมีกายภาพเป็นหนึ่งในสาขาวิทยาศาสตร์แรกๆ ที่ศึกษาและกำหนด "ทฤษฎีความสัมพันธ์" ชื่อaffinitasถูกใช้ครั้งแรกในความหมายของความสัมพันธ์ทางเคมีโดยนักปรัชญาชาวเยอรมันAlbertus Magnusใกล้ปี 1250 [ 7 ]
ในศตวรรษที่ 17นักวิทยาศาสตร์เช่นRobert Boyle , John Mayow , Johann Glauber , Isaac NewtonและGeorg Stahlได้เสนอแนวคิดเกี่ยวกับความสัมพันธ์แบบเลือกสรรเพื่อพยายามอธิบายว่าความร้อนเกิดขึ้นได้อย่างไรในระหว่างปฏิกิริยาการเผาไหม้ [ 8 ]
ตามที่เฮนรี เลสเตอร์ นักประวัติศาสตร์เคมีกล่าวไว้ ตำราเรียนที่มีอิทธิพลอย่างมากในปี 1923 เรื่องThermodynamics and the Free Energy of Chemical Reactionsโดยกิลเบิร์ต เอ็น. ลูอิสและเมอร์ล แรนดัลล์นำไปสู่การแทนที่คำว่า "affinity" ด้วยคำว่า " free energy " ในประเทศที่ใช้ภาษาอังกฤษเป็นส่วนใหญ่
ตามที่ Prigogine กล่าว[ 9 ]คำนี้ได้รับการแนะนำและพัฒนาโดยThéophile de Donder [ 10 ]
ออง ตวน ลาวัวซิเย ร์ ในหนังสือชื่อดังของเขาTraité Élémentaire de Chimie (ธาตุเคมี) ที่ตีพิมพ์ในปี 1789 ได้อ้างถึงงานของเบิร์กแมนและกล่าวถึงแนวคิดเรื่องความสัมพันธ์หรือแรงดึงดูดที่เลือกได้โยฮันน์ โวล์ฟกัง ฟอน เกอเธ่ได้นำแนวคิดนี้มาใช้ในนวนิยายเรื่องElective Affinities (1809) ของเขา
การนำเสนอด้วยภาพ

แนวคิดเรื่องความสัมพันธ์เชิงสัมพัทธ์นั้นเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับการแสดงภาพสารต่างๆ บนโต๊ะ ตารางความสัมพันธ์เชิง สัมพัทธ์ฉบับแรก ซึ่งอิงจากปฏิกิริยาการแทนที่ถูกตีพิมพ์ในปี 1718 โดยนักเคมีชาวฝรั่งเศสเอเตียน ฟรองซัวส์ เฌอฟฟรอยชื่อของเฌอฟฟรอยเป็นที่รู้จักกันดีที่สุดในฐานะผู้เกี่ยวข้องกับตาราง "ความสัมพันธ์เชิงสัมพัทธ์" ( tables des rapports ) เหล่านี้ ซึ่งถูกนำเสนอต่อสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งฝรั่งเศส เป็นครั้งแรก ในปี 1718 และ 1720
ในช่วงศตวรรษที่ 18 มีการเสนอตารางนี้หลายเวอร์ชัน โดยนักเคมีชั้นนำอย่างทอร์เบิร์น เบิร์กแมนในสวีเดนและโจเซฟ แบล็กในสกอตแลนด์ได้ปรับปรุงตารางให้สอดคล้องกับการค้นพบทางเคมีใหม่ๆ ตารางทั้งหมดโดยพื้นฐานแล้วเป็นรายการที่จัดทำขึ้นโดยรวบรวมข้อมูลจากการสังเกตปฏิกิริยาของสารต่างๆ ที่มีต่อกัน แสดงให้เห็นถึงระดับความสัมพันธ์ที่แตกต่างกันของสารที่คล้ายคลึงกันกับสารเคมีต่างๆ
ที่สำคัญ ตารางนี้เป็นเครื่องมือกราฟิกหลักที่ใช้ในการสอนวิชาเคมีแก่นักเรียน และการจัดเรียงภาพมักจะรวมเข้ากับแผนภาพประเภทอื่นๆ ตัวอย่างเช่น โจเซฟ แบล็ก ใช้ตารางนี้ร่วมกับแผนภาพไคแอสติกและแผนภาพวงกลมเพื่อแสดงหลักการพื้นฐานของความสัมพันธ์ทางเคมี[ 11 ] ตารางความสัมพันธ์ถูกใช้ทั่วทั้งยุโรปจนถึงต้นศตวรรษที่ 19 เมื่อถูกแทนที่ด้วยแนวคิดความสัมพันธ์ที่นำเสนอโดยโคลด เบอร์โธลเลต์
แนวคิดสมัยใหม่
ในฟิสิกส์เคมีและเคมีเชิงกายภาพความสัมพันธ์ทางเคมีคือคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำให้สารเคมี ที่แตกต่างกัน สามารถสร้างสารประกอบทางเคมีได้[ 1 ] ความสัมพันธ์ทางเคมียังอาจหมายถึงแนวโน้มของอะตอมหรือสารประกอบที่จะรวมตัวกันโดยปฏิกิริยาเคมีกับอะตอมหรือสารประกอบที่มีองค์ประกอบต่างกัน
ในแง่สมัยใหม่ เราเชื่อมโยงความสัมพันธ์ทางเคมีกับปรากฏการณ์ที่อะตอมหรือโมเลกุลบางชนิดมีแนวโน้มที่จะรวมตัวหรือสร้างพันธะกัน ตัวอย่างเช่น ในหนังสือChemistry of Human Life ปี 1919 แพทย์ George W. Carey กล่าวว่า "สุขภาพขึ้นอยู่กับปริมาณเหล็กฟอสเฟต Fe₃(PO₄)₂ ในเลือดที่เหมาะสมเนื่องจากโมเลกุลของเกลือนี้มีความสัมพันธ์ทางเคมีกับออกซิเจนและนำออกซิเจนไปยังทุกส่วนของร่างกาย" ในบริบทที่ล้าสมัยนี้ บางครั้งความสัมพันธ์ทางเคมีก็ถูกใช้เป็นคำพ้องความหมายกับคำว่า "แรงดึงดูดแม่เหล็ก" งานเขียนจำนวนมากจนถึงประมาณปี 1925 ยังกล่าวถึง "กฎแห่งความสัมพันธ์ทางเคมี" ด้วย
อิลยา ปริโกจีนสรุปแนวคิดเรื่องความสัมพันธ์เชิงแรงดึงดูดไว้ว่า "ปฏิกิริยาเคมีทั้งหมดจะผลักดันระบบไปสู่สภาวะสมดุลซึ่งใน สภาวะนั้น ความสัมพันธ์เชิงแรงดึงดูดของปฏิกิริยาต่างๆ จะหายไป"
อุณหพลศาสตร์
นิยาม ของ IUPACในปัจจุบันคือ ความสัมพันธ์Aเป็นอนุพันธ์ย่อยเชิง ลบ ของพลังงานอิสระของ Gibbs Gเทียบกับขอบเขตของปฏิกิริยาξที่ความดันและอุณหภูมิ คง ที่[ 12 ]นั่นคือ
ดังนั้น ความสัมพันธ์จึงเป็นไปในทางบวกสำหรับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ
ในปี ค.ศ. 1923 นักคณิตศาสตร์และนักฟิสิกส์ชาวเบลเยียมThéophile de Donderได้พิสูจน์ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดึงดูดและพลังงานอิสระของกิบส์ของปฏิกิริยาเคมีโดยผ่านการพิสูจน์หลายขั้นตอน de Donder แสดงให้เห็นว่า หากเราพิจารณาส่วนผสมของสารเคมีที่มีความเป็นไปได้ที่จะเกิดปฏิกิริยาเคมี จะสามารถพิสูจน์ได้ว่าความสัมพันธ์ต่อไปนี้เป็นจริง:
โดย อ้างอิงจากงานเขียนของThéophile de Donder Ilya Prigogineและ Defay ในหนังสือChemical Thermodynamics (1954) ได้นิยามความสัมพันธ์ทางเคมีว่าคืออัตราการเปลี่ยนแปลงของความร้อนปฏิกิริยา ที่ไม่ได้รับการชดเชย Q'เมื่อตัวแปรความคืบหน้าของปฏิกิริยาหรือขอบเขตของปฏิกิริยาξเพิ่มขึ้นอย่างเล็กน้อย:
คำจำกัดความนี้มีประโยชน์สำหรับการหาปริมาณปัจจัยที่รับผิดชอบต่อทั้งสถานะของระบบสมดุล (ที่A = 0 ) และการเปลี่ยนแปลงสถานะของระบบที่ไม่สมดุล (ที่A ≠ 0)
ดูเพิ่มเติม
- เคมี
- พันธะเคมี
- ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี
- ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอน
- เคมีเชิงลม
- วาเลนซี
- โครมาโทกราฟีแบบแอฟฟินิตี
- การแยกด้วยอิเล็กโทรโฟเรซิสแบบแอฟฟินิตี
อ่านเพิ่มเติม
- บทความนี้ได้นำข้อความจากสิ่งพิมพ์ที่อยู่ในสาธารณสมบัติ มาใช้ : Chisholm, Hugh , ed. (1911). " Affinity, Chemical ". Encyclopædia Britannica . Vol. 1 (11th ed.). Cambridge University Press. p. 301.
- คิม มิ กยอง (2008) [2003]. ความสัมพันธ์ ความฝันที่ยากจะไขว่คว้า: ลำดับวงศ์ของการปฏิวัติทางเคมีการเปลี่ยนแปลง: การศึกษาประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เคมบริดจ์ แมสซาชูเซตส์: สำนักพิมพ์ MIT ISBN 978-0262612234.
ลิงก์ภายนอก
- วิลเลียม วีเวลล์ . "การก่อตั้งและการพัฒนาแนวคิดเรื่องความสัมพันธ์ทางเคมี" . ประวัติศาสตร์ความคิดทางวิทยาศาสตร์ . 2:15ff.
- ความสัมพันธ์ทางเคมีและศูนย์สัมบูรณ์ - สุนทรพจน์ในพิธีมอบรางวัลโนเบลสาขาเคมี ปี 1920 โดยเจอราร์ด เดอ เกียร์
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ความสัมพันธ์ทางเคมี
ใน ฟิสิกส์เคมี และ เคมีเชิงกายภาพ ความสัมพันธ์ทางเคมี คือคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำให้ สารเคมี ที่แตกต่างกัน สามารถสร้าง สารประกอบทางเคมี ได้ [ 1 ]...
ทฤษฎีในยุคแรก
แนวคิดเรื่อง ความสัมพันธ์นั้น มีมานานมากแล้ว มีความพยายามมากมายในการระบุที่มาของมัน [ 3 ] อย่างไรก็ตาม ความพยายามส่วนใหญ่ ยกเว้นในลักษณะทั่วไป จบลงด้วยความไร้ประโยชน์ เนื่องจาก "ความสัมพันธ์" เป็นพื้นฐานของ เวทมนตร์ ทั้งหมด จึงมีมาก่อน วิทยาศาสตร์...
การนำเสนอด้วยภาพ
แนวคิดเรื่องความสัมพันธ์เชิงสัมพัทธ์นั้นเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับการแสดงภาพสารต่างๆ บนโต๊ะ ตาราง ความสัมพันธ์เชิง สัมพัทธ์ฉบับแรก ซึ่งอิงจาก ปฏิกิริยาการแทนที่ ถูกตีพิมพ์ในปี 1718 โดยนักเคมีชาวฝรั่งเศส เอเตียน ฟรองซัวส์ เฌอฟฟรอย...
แนวคิดสมัยใหม่
ใน ฟิสิกส์เคมี และ เคมีเชิงกายภาพ ความสัมพันธ์ทางเคมีคือคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำให้ สารเคมี ที่แตกต่างกัน สามารถสร้าง สารประกอบทางเคมี ได้ [ 1 ] ความสัมพันธ์ทางเคมียังอาจหมายถึงแนวโน้มของ อะตอม หรือสารประกอบที่จะรวมตัวกันโดย ปฏิกิริยาเคมี...