南京工业大学物理化学课件——第四章溶液.ppt

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1、§4-1溶液及其组成表示法一、溶液的概念由两种或两种以上物质均匀混合，其分散度已达到分子（原子或离子）大小的均匀系统。在液态溶液中，如果是气体或固态物质溶解于液体中，则称该气体或固体为溶质，而液体组成称为溶剂；二、溶液的组成表示法1、质量分数是一个无量纲的量2、质量摩尔浓度：单位为mol•kg-13、物质的量分数（摩尔分数）物质B的物质的量与溶液中总的物质的量之比，是一个无量纲的量4、物质的量浓度在1m3或1dm3溶液中所含组分B的物质的量。单位是mol·m-3或mol·L-1§4-2偏摩尔量一、偏摩尔量的定义多组分系统的任一容量性质Z则有：全微分在等温等压下，上

2、式变为令则得：注意点：⒈只有系统的容量性质才有偏摩尔量⒉偏摩尔量是指等温等压条件下的偏微商，决不能将等温等压换成其他条件。⒊偏摩尔量是两容量性质之比，故是一强度性质，所以它除了与T、P有关之外，还与系统的组成有关。§4-2偏摩尔量二、偏摩尔量的集合公式：在一定的温度T、P下的某一多组分系统，现向该系统加入一定量的各组分，使组成的新系统的组成没有发生变化，仅仅是系统扩大为原来的倍，则该系统中各组分的摩尔数和系统的容量性质Z应相应地增大为和。则该变化过程中：而根据偏摩尔量的定义：比较上两式可知：此式就称为偏摩尔量的集合公式，它表明了多组分均相系统中任一容量性质Z等于各

3、组分的偏摩尔量与其摩尔数乘积的总和：三、吉布斯——杜亥姆公式在恒温恒压条件下，多组分系统的任一容量性质的微小变化量可表示为在等温等压下对集合公式进行微分可得：比较两式可得§4-3化学势一、化学势的定义对于多组分均相系统，系统的Gibbs函数不仅是温度T、压力P的函数，而且还是组成系统各组分摩尔数的函数。则全微分显然是偏摩尔Gibbs函数。式中前两项的偏微商均是系统中各组分摩尔数不变时的偏微商。则有将偏摩尔Gibbs函数定义成第B种物质的化学势，用符号来表示，即上式可写成§4-3化学势在等温等压下化学势除了偏摩尔Gibbs函数外，还可能有其他表现形式：如U：根据Gi

4、bbs函数的定义：把该式与相比较可得：可见，在等熵等容下系统的内能对组分B的摩尔数的偏微商也是组分B的化学势。但此时的不是偏摩尔量，因为偏摩尔量是T、P条件的偏微商。§4-3化学势同样用其他化学势的表示式还有二、变化方向性的化学势判据对于组成可变的系统，四个热力学基本方程式可表示为：由热力学第二定律可知，在不同的条件下，变化的方向性判据分别为：所以在以上各特定条件下，变化的方向性判据可表示为：§4-3化学势三、化学势的应用1、相变化中的化学势在一个多组分系统中存在两个相α和β，每个相中同时存在多种物质共存。在等温等压下，设α相中有微量B物质的物质的量，转移到β相中

5、，由此引起系统的Gibbs函数的变化为并且在α相中B物质物质的量的变化应当等于β相中B物质的量的变化根据在等温等压非体积功为零条件下，Gibbs函数判据：§4-3化学势则有同理，可以归纳出，在多相系统的相平衡条件是：等温、等压和各组分在各相中的化学势相等：即2、化学势在化学平衡中的应用假设一个反应系统在等温等压下进行：若反应掉D物质的量为dn，根据化学反应一定有dn的E物质被消耗掉，同时生成dn的F和dn的G物质。根据T、P、W`=0、，则系统的Gibbs函数的变化当，则此过程可以自发进行∵§4-3化学势∴或当系统处于平衡状态有合并可写成此式表明了化学反应中只有当

6、反应物的大于产物的时，才能自发地进行，直至产物的与反应物的相等为止。§4-4气体混合物一、理想气体的化学势对于纯物质而言，化学势就是摩尔Gibbs函数即,理想气体当然也是如此。根据特性偏微商，就能推导出理想气体的Gibbs函数表达式：等温条件下根据理想气体状态方程对此式进行积分，从得式中：为温度为T、压力为P时纯气体的摩尔吉布斯函数，为温度为T、压力为下气体的摩尔Gibbs函数。我们将式中的摩尔Gibbs函数换成化学势：则有：§4-4气体混合物式中是温度为T、下的理想气体的化学势。二理想气体混合物对理想气体混合物来说式中，它是纯组分B在温度T、压力P时的化学势，它

7、与纯组分B的标准化学势不同。三、实际气体的化学势理想气体遵循PV=nRT方程，而实际气体的状态方程并不象理想气体的状态那么简单，不同的状态方程将得到不同的化学势的表达式。为了使实际气体的化学势表达式具有理想气体化学势表达式那种简单形式，路易斯（G.N.Lewis）引入了逸度的概念，提出在实际气体的压力P乘上一个校正系数，使实际气体化学势公式表示成：§4-4气体混合物令则上式表示成这样实际气体与理想气体化学势表达式在形式上统一起来了，式中f就称为逸度，可以看作是校正过的压力（或说成是有效压力）；就称为逸度系数，相当于压力的校正因子。在实际气体化学势的表达式中，是理想

8、气体在标准