物理化学第9讲－多组分体系

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1、第四章多组分系统热力学Chapter4Thermodynamicsformultiplecomponentsystem热力学理论对多组分系统的应用本章的教学难点Section1溶液的特点及其组成表示方法一、多组分系统（溶液）的特点定义：多种物质，其中每一种物质都以分子、原子或离子的形式分散到其他物质当中。特点：多组分均相，组成可在一定范围内变化。分类：气态溶液(气体混合物)液态溶液★固态溶液(固溶体)溶剂(A)和溶质(B)：l1+l2→sln（液体混合物）s+l→slng+l→slng和s为B，l为A其中量多者为A，少者为B二、溶液组成的习惯表示方法组成是溶液的强度性质：T，p，组

2、成1.摩尔分数物质的量分数(Substanceamountfraction,molefraction)2.质量摩尔浓度(MolalityofsolutionB)mB(bB)mol.kg-13.物质的量浓度(浓度)(concentrationofB)mol.m-3常用mol.dm-34.质量分数(massfraction)注：(1)各种浓度的换算：选合适量的溶液例：某H2SO4(B)溶液wB=5%，则mol.kg-1(2)在很稀的浓度范围内，以上各量成正比。Section2偏摩尔量(Partialmolarquantities)一、质点数目可变系统的状态描述质点数目可变系统：敞开系统

3、1.组成可变的封闭系统相当于敞开系统：组成不变：双变量系统Z=f(T,p)组成可变：反应、相变等封闭系统(质量守恒)敞开系统(质量不守恒)质点数目可变2.溶液的状态描述：容量性质：共k＋2个变量二元溶液强度性质：共k＋1个变量二元溶液二、偏摩尔量定义：B的偏摩尔体积(1)物理意义：(2)注意：下标是T，p，nC(C≠B)均相(3)VB是状态函数，强度性质：容量性质才有相应的偏摩尔量V=V(T,P,n1,n2,…nk)(4)一般情况下，对纯物质当xB很大时，xB↑VB→Vm,B∴在稀溶液中其他常用的偏摩尔量及它们之间的关系：UB，HB，SB，AB，GB，……三、集合公式(Additi

4、veformula)(1)意义：(2)二元溶液，(3)其他偏摩尔量的集合公式：自己写出四、Gibbs－Duhem公式(1)(2)∴比较(1)和(2)：Gibbs－Duhem公式在等T，p条件下：(1)对二元溶液(2)意义：在等T，p条件下组成变化时遵守的关系(3)溶液中各组分的偏摩尔量具有相关性(4)其他偏摩尔量的G－D公式自写五、偏摩尔量的求法：自学Section3化学势(Chemicalpotential)一、化学势定义意义：强度性质：集合公式：G－D公式：二、敞开系统的基本关系式和化学势的其他形式dG=-SdT+Vdp等基本关系式只适用于组成不变的封闭系统中Wf=0的过程。

5、对组成可变的封闭系统(即敞开系统)中Wf=0的过程，基本关系式如何表示？对多组分均相系统：封闭系统的基本关系式(Gibbs公式)(1)即令敞开系统的全微分式；Wf=0(2)令(3)令(4)令的关系：与(1)式比较得(1)同理可得化学势定义敞开系统的基本关系式条件：没有非体积功的任意过程三、化学势决定传质过程的方向和限度传质过程(masstransferprocess)：物质流动，扩散(混合)，相变，化学反应以相变为例：系统：＋相相B相变：等T，p，Wf=0，微量B→dG＝？则即>自发=平衡结论：在等T，p，Wf=0的条件下，物质由化学势高的相流向化学势低的相。相

6、平衡时化学势相等。相相B以化学反应为例在等T，p，Wf=0的条件下，系统内发生微量反应d，，则即<自发=平衡结论：在等T，p，Wf=0的条件下，化学反应向着化学势降低的方向。化学平衡时化学势相等。总结：(1)在等T，p，Wf=0的条件下，物质总是由高化学势流向低化学势。平衡时化学势相等。(2)在Wf=0的条件下，化学势决定所有传质过程的方向(化学势判据——统一判据)(3)在Wf=0的条件下，化学势相等是平衡的条件，是处理平衡问题的依据。