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 mediante reacción química con átomos o compuestos de composición diferente.
La idea de afinidad es extremadamente antigua. Se han hecho muchos intentos para identificar sus orígenes. [2] Sin embargo, la mayoría de estos intentos, excepto de manera general, terminan en futilidad ya que las "afinidades" se encuentran en la base de toda magia , por lo que son anteriores a la ciencia . [3] Sin embargo, la química física 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, personas 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 alrededor de 1600 en discusiones sobre relaciones estructurales en química, filología , etc., y la referencia a la "atracción natural" es de 1616. "Afinidad química", históricamente, se ha referido a la " fuerza " que causa las reacciones químicas . [5] así como, de manera más general y anterior, a la "tendencia a combinarse" 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 en descomposición o resisten la descomposición. [2]
El término moderno afinidad química es una variación algo modificada de su precursor del siglo XVIII, "afinidad electiva" 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 aproximadamente mediados del siglo XVIII hasta el siglo XIX para explicar y organizar las diferentes combinaciones en las que las sustancias podían entrar 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 Termodinámica y la energía libre de las reacciones químicas de Gilbert N. Lewis y Merle Randall condujo a la sustitución del término "afinidad" por el término " energía libre " en gran parte del mundo de habla inglesa.
Según Prigogine, [9] el término fue introducido y desarrollado por Théophile de Donder . [10]
Johann Wolfgang von Goethe utilizó este concepto en su novela Afinidades electivas (1809).
El concepto de afinidad estaba muy vinculado a la representación visual de las sustancias en una tabla. La primera tabla de afinidad de la historia , que se basaba 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 en la Academia Francesa de Ciencias en 1718 y 1720.
Durante el siglo XVIII se propusieron muchas versiones de la tabla, y químicos destacados como Torbern Bergman en Suecia y Joseph Black en Escocia la adaptaron para incluir nuevos descubrimientos químicos. Todas las tablas eran básicamente listas, preparadas mediante la recopilación de observaciones sobre las acciones de las sustancias entre sí, que mostraban los distintos grados de afinidad que exhibían los cuerpos análogos para diferentes reactivos .
La tabla era la herramienta gráfica central que se utilizaba para enseñar química a los estudiantes y su disposición visual se combinaba a menudo con otros tipos de diagramas. Joseph Black, por ejemplo, utilizó la tabla en combinación con diagramas quiásticos y circulares 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 sustituidas por los conceptos de afinidad introducidos por Claude Berthollet .
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 mediante 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 la tendencia a agregarse o unirse. Por ejemplo, en el libro Chemistry of Human Life (La química de la vida humana) de 1919 , el médico George W. Carey afirma que "la salud depende de una cantidad adecuada de fosfato de hierro Fe3 ( PO4 ) 2 en la sangre, ya que las moléculas de esta sal tienen afinidad química por el oxígeno y lo transportan a todas las partes del organismo". En este contexto anticuado, la afinidad química se encuentra a veces como sinónimo del término "atracción magnética". Muchos escritos, hasta aproximadamente 1925, también hacen referencia 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".
La definición actual de la IUPAC es que la afinidad A es la derivada parcial negativa de la energía libre de Gibbs G con respecto a la extensión de la 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 dedujo 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 demostrar que se cumple la siguiente relación:
Con los escritos de Théophile de Donder como precedente, Ilya Prigogine y Defay en Termodinámica química (1954) definieron la afinidad química como la tasa de cambio del calor no compensado de reacción Q' a medida que la variable de progreso de la reacción o 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 de no equilibrio (donde A ≠ 0).
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