04章_多组分系统热力学

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1、物理化学电子教案一第四章多组分系统热力学及其在溶液中的应用p/PaP=SbXb/冷9+/7)第四章多组分系统热力学及其在溶液中的应用§4.1引言§4.2多组分系统的组成表示法§4.3偏摩尔量§4.4化学势§4.5气体混合物中各组分的化学势§4.6稀溶液中的两个经验定律§4.7理想液态混合物§4.8理想稀溶液中任一组分的化学势§4.9稀溶液的依数性第四章多组分系统热力学及其在溶液中的应用*§4.10Duhem-Margules公式§4.11活度与活度因子*§4.12渗透因子和超额函数§4.13分配定律溶质在

2、两互不相溶液相中的分配*§4.14理想液态混合物和理想稀溶液的微观说明*§4.15绝对活度§4.1引言多组分系统两种或两种以上的物质（或称为组分）所形成的系统称为多组分系统。多组分系统可以是均相的，也可以是多相的。混合物（mixture）多组分均匀系统中，各组分均可选用相同的方法处理，有相同的标准态，遵守相同的经验定律，这种系统称为混合物。混合物有气态、液态和固态之分。溶液（Solution）含有一种以上组分的液体相或固体相称之。溶液有液态溶液和固态溶液之分，但没有气态溶液。溶剂（solvent）和溶质（

3、solute）如果组成溶液的物质有不同的状态，通常将液态物质称为溶剂，气态或固态物质称为溶质。如果都具有相同状态，则把含量多的一种称为溶剂，含量少的称为溶质。溶剂和溶质要用不同方法处理，他们的标准态、化学势的表示式不同，服从不同的经验定律。溶质有电解质和非电解质之分，本章主要讨论非电解质所形成的溶液。如果在溶液中含溶质很少，溶质摩尔分数的总和远小于1,这种溶液称为稀溶液，常用符号“OO”多种气体混合在一起，因混合非常均匀，称为气态混合物，而不作为气态溶液处理。在均相的混合物中，任一组分B的浓度表示法主要有

4、如下几种：1.B的质量浓度2.B的质量分数3.B的浓度1.B的摩尔分数1•B的质量浓度ObIpB—m(B)/KH即用B的质量加(B)除以混合物的体积兀PB的单位是：kg-m-32.B的质量分数Wbm(B)A即B的质量加(B)与混合物的质量之比Wg的单位为13.B的浓度CB（又称为B的物质的量浓度）defCB“BV即B的物质的量与混合物体积7的比值%=[B]Cg单位是mol-m-3但常用单位是mol-dm3§4.2多组分系统的组成表示法4.B的摩尔分数XBdef%XB==A即指B的物质的量与混合物总的物质的

5、量之比称为溶质B的摩尔分数，又称为物质的量分数。摩尔分数的单位为1气态混合物中摩尔分数常用yB表示在溶液中，表示溶质浓度的方法有:(1)溶质B的质量摩尔浓度加em(A)溶质B的物质的量与溶剂A的质量之比称为溶质B的质量摩尔浓度。质量摩尔浓度的单位是mol-kg1这个表示方法的优点是可以用准确的称重法来配制溶液,不受温度影响,电化学中用的很多在溶液中，表示溶质浓度的方法有:(2)溶质B的摩尔比rBdef溶质B的物质的量与溶剂A的物质的量之比溶质B的摩尔比的单位是1§4.2多组分系统的组成表示法例题：298K

6、和lOOkPa时，AgNO3的水溶液wB=0.12,PB=1・108x103kg-m3求:XAgNO3?^AgNO3?CAgNO3解：取ldn?溶液。m（B）=pm-V=1.108xl03kg-m_3xlxlO-3m3=1.108kg加（溶液）=购=-=9.233kgm（A）=8.125kgcoB0.12=6.523mol=451.013mol1.108kg169.87xIO-3kg-mol-18.125kg18.015xlO~3kg-mol-1§4.2多组分系统的组成表示法例题：298K和lOOkPa时

7、，AgNO3的水溶液wB=0.12,PB=1・108x103kg-m3求:XAgNO3?^AgNO3?CAgNO3解：取ldm3溶液。CB+〃A6.5236.523+451.013=0.014266.523mol8.125kg=0.8028mol-kg-16.523molldm3=6.523mol-dm-3偏摩尔量的定义偏摩尔量的加和公式*偏摩尔量的求法Gibbs-Duhem公式系统中偏摩尔量之间的关系单组分体系的摩尔热力学函数值体系的状态函数中乙U,H,S,A,G等是广度性质，与物质的量有关。设由物质B

8、组成的单组分体系的物质的量为金,则各摩尔热力学函数值的定义式分别为:摩尔体积摩尔热力学能Cb单组分体系的摩尔热力学函数值摩尔恰LT*摩尔Helmholz自由能4,B摩尔爛*_S°m,B_摩尔Gibbs自由能厂*G&m,B=这些摩尔热力学函数值都是强度性质。'§4.3偏摩尔量多组分系统与单组分系统的差别单组分系统的广度性质具有加和性若1mol单组分B物质的体积为则2mol单组分B物质的体积为ym,B2xVm,B而1mol单组分