物理化学第4章课件.ppt

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1、第四章多组分系统热力学及其在溶液中的应用第一节引言第二节多组分系统的组成表示法第三节偏摩尔量第四节化学势第五节气体混合物中各组分的化学势第六节稀溶液中的两个经验定律第七节理想液态混合物主要内容第八节理想稀溶液中任一组分的化学势第九节稀溶液的依数性第十节吉布斯—杜亥姆公式和杜亥姆—马居耳公第十一节活度与活度因子第十二节　渗透因子和超微额函数第十三节分配定律——溶质在两互不相溶液相中的分配§4.1引言一、基本概念1.多组分系统：由两种或两种以上物质所组成的系统。（多组分系统可以是单相的也可以是多相的。）2.混合物：由两种或两种以上物质在分子级

2、别，呈均匀混合而构成的体系。（可以是气相、液相或固相，混合物中任一组分在热力学上遵守相同的规律。）3.溶液(1)定义：由两种或两种以上物质在分子级别呈均匀混合而成的液态或固态体系。(2)溶液组分命名：溶质，溶剂。(3)分类：（1）固态溶液、液态溶液。（2）电解质溶液、非电解质溶液。(4)应注意问题:形成溶液后，一般溶质、溶剂受力情况与纯组分受力情况不同，所以对它们研究方法是不同的。二、溶液中物质受力情况溶剂-溶剂f11，溶质-溶质f22，溶剂-溶质f12。1.纯态：溶质f22溶剂f112.稀溶液：溶质f22溶剂f113.中等浓度：溶质f22

3、,f12溶剂f12,f114.高浓度：溶质f22溶剂f12三、受力变化同热效应关系1．放热2．吸热3．不吸热不放热§4.2多组分系统的组成表示法一、组成表示法1.B的质量浓度：单位体积混合物中所含B的质量。与T有关单位2.B的质量分数：单位质量混合物中所含B的质量。单位为1，与T无关3.B的浓度：单位体积混合物中所含B的物质的量。单位同T有关或4.B的摩尔分数(或)：组分B的物质的量与混合物中总物质的量的比值。单位为1，与T无关液体用气体用5.溶质B的质量摩尔浓度：每千克溶剂中所含溶质的物质的量。单位与T无关6.溶质B的摩尔比：单位物质的量

4、的溶剂中所含溶质的物质的量。单位为1，与T无关二、常用的浓度表示法之间的关系1.与的关系：若取1000g溶剂对稀溶液2.与关系：设溶液密度为单位为或取，单位体积溶液重若溶液很稀则3．同的关系：取取取若溶液很稀则若取对水例题：已知求解：取溶液则一、偏摩尔量的定义§4.3偏摩尔量1.偏摩尔量的引出纯物质单相系统，其热力学容量性质如U、H、S、G、F、V等均具有加和性。以体积为例，体系的总体积可用物质的摩尔体积计算，即对多组分单相体系的热力学容量性质，其总量显然也应该是体系中每摩尔物质所具有的量的加合，问题是此时每摩尔物质所具有的量与纯态时每摩尔

5、物质所具有的量是否相等？仍以体积为例，看一组实验数据。乙醇的质量百分浓度Ｖ乙醇/cm3Ｖ水/cm3混合前体积加和cm3混合后溶液体积cm3ΔＶ/cm31012.3087.70100.098.841.162023.9876.02100.097.712.293035.1064.90100.096.813.194045.6954.31100.096.403.605055.7944.21100.096.373.636065.4334.57100.096.593.417074.6525.35100.097.003.008083.4716.53100.

6、097.632.379091.918.09100.098.531.47以上数据说明：(1)乙醇和水的均相混合液的体积，不等于各纯组分之和，即亦即乙醇和水在混合以后所具有的摩尔体积同纯态时不相等。(2)浓度不同，总体积也不同，即混合液中每摩尔乙醇和水所具有的体积同浓度有关。结论：物质的摩尔体积，不但和温度压力有关，还同其它组分的性质有关。为了区分把混合态时的摩尔体积叫偏摩尔体积。如水的偏摩尔体积用表示。2.偏摩尔量的定义如果以Z表示多组分体系的任一容量性质，则有全微分式为式中下标表示求偏微商时除B物质以外，所有其它物质的量均保持不变。在条件下

7、上式变为把偏微商称为多组分均相体系中B物质的偏摩尔量，以表示,即上式即为偏摩尔量的定义式。例如是B物质的偏摩尔体积是B物质的偏摩尔吉布斯自由能。2.偏摩尔量的物理意义(1)在等温等压条件下，在无限大量的组分一定的某一体系加入1molB物质所引起的体系某容量性质Z的改变值。(2)在等温等压条件下，在组成一定的有限量体系中，加入无限小量的B物质后，体系容量性质Z改变了，它们的比值就是。以上两种理解方法的核心是:向体系加入B物质的过程中，要保证组成不变，即各组分浓度不变。4.理解偏摩尔量时应注意的问题(1)某组份的偏摩尔量不仅是T、p的函数，而且

8、是浓度的函数。(2)偏摩尔量的定义式，必须具有定p、T的条件。如果换成别的条件如等，则不能称为偏摩尔量。(3)强度性质没有偏摩尔量，容量性质也不一定具有偏摩尔量（质量、物质的量没