De vorderingsgraad, met symbool (xi), is een grootheid in de fysische chemie die de mate beschrijft waarin een chemische reactie gevorderd is. Het begrip werd oorspronkelijk ingevoerd als door de Brusselse wetenschapper Théophile de Donder.Klaus H. Homann (Hrsg.): Größen, Einheiten und Symbole in der Physikalischen Chemie / International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), deutsche Fassung, VCH, Weinheim, 1995, .
De vorderingsgraad is gedefinieerd als de verandering in stofhoeveelheid van een bepaald reagens of reactieproduct gedeeld door de stoichiometrische coëfficiënt van dat reagens of product.
De coëfficiënt wordt hier als negatief gezien wanneer de stof links in de reactievergelijking staat. Een positieve vorderingsgraad komt dus overeen met een reactie naar rechts: dalende stofhoeveelheid () voor reagentia en een stijging in hoeveelheid product (). Bij een negatieve waarde van worden producten omgezet naar reagentia (i.e. reactie naar links).
De vorderingsgraad heeft de dimensie van stofhoeveelheid, en wordt uitgedrukt in mol, mmol, µmol, etc.
Toepassing in de stoichiometrie Voor een algemene reactie
is
zodat op elk moment de stofhoeveelheid van elke stof in de reactie te schrijven is als:
Wiskundig is dit een stelsel van lineaire vergelijkingen, dat men in vectorvorm zou kunnen schrijven als
Een dergelijke vorm is voornamelijk interessant wanneer stoffen betrokken zijn in meerdere reacties die tegelijk doorgaan. Chemici noteren dit typisch in een tabel, eerder dan gebruikt te maken van bovenstaande wiskundige notatie. ABCD Er is een maximale waarde die de vorderingsgraad kan bereiken. Hij wordt namelijk beperkt door het limiterend reagens. Dit is het reagens dat als eerste volledig zou wegreageren (), zodat de vorderingsgraad maximaal kan stijgen tot .
Stoffen waarvoor zijn in overmaat aanwezig.
De verhouding van de vorderingsgraad op de maximale waarde ervan, wordt de omzettingsgraad genoemd, ook wel gekend als het rendement of de opbrengst van de reactie.
Toepassing in de kinetiek De reactiesnelheid kan gedefinieerd worden in termen van de omzettingsgraad:De notatie is hier aangehouden in lijn met het artikel over reactiesnelheid. In het IUPAC Green Book wordt dit echter genoteerd als .
en voor reacties in een oplossing met constant volume :
.
Toepassing in de chemische thermodynamica Voor een chemische reactie bij constante druk en constant volume verandert de gibbsenergie van het systeem als
met de chemische potentiaal.
Wanneer de veranderingen in stofhoeveelheid van elke stof het gevolg is van een chemische reactie, kan dit eenvoudiger geschreven worden door gebruik te maken van de vorderingsgraad.
Hieruit volgt ook de definitie van de reactiegibbsenergie als
waarbij de reactiegibbsenergie bij standaardomstandigheden is, en het reactiequotiënt.
Analoog geldt voor de reactie-enthalpie en reactie-entropie: en .
Zie ook Stoichiometrie Stoichiometrische coëfficiënt
Categorie:Stoichiometrie Categorie:Thermodynamica Categorie:Chemische grootheid