第三章多组分的体系热力学ppt课件.ppt

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1、物理化学第三章多组分体系热力学ThermodynamicsofMulticomponentSystems制作：赵彦春1本章目录第一节引言第二节多组分体系中物质的偏摩尔量和化学势第三节混合气体中各组分的化学势第四节稀溶液的两个经验定律第五节理想溶液（idealsolution）的定义、通性及各组分的化学势第六节稀溶液中各组分的化学势第七节稀溶液的依数性（colligativeproperties）2第一节引言多组分体系常采用的术语1.溶液（solution）定义：两种或两种以上物质彼此以分子或离子状态均匀混合所形成的体系。

2、组成：溶剂（solvent）和溶质（solute）分类：(1)气态溶液、固态溶液和液态溶液（以物态分类）。(2)电解质溶液和非电解质溶液(以溶液中溶质导电性分类)。2.混合物（mixture）多组分均匀体系中，溶剂和溶质不加区分，这种体系称为混合物。混合物可分为气态混合物、液态混合物和固态混合物(统称为流体混合物)。33溶液组成常用的表示方法溶液中物质B的物质的量分数定义为：第一节引言物质的量分数（摩尔分数）质量分数物质B的质量分数指溶液中所含B的质量与溶液的总质量之比都是无量纲的量。和4第一节引言质量摩尔浓度（mola

3、ity）溶质B的质量摩尔浓度是指1kg溶剂中所溶解的B的物质的量，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，在电化学中用应用较为广泛：单位：mol•kg-1。物质的量浓度(molarity)是指每立方米溶液中所含有溶质B的物质的量单位：mol•m-3。浓度是溶液系统的强度性质，与溶液的量无关，这为同一溶液中各种不同标度的浓度，之间进行换算提供了方便，只要取合适量的溶液就可进行简捷换算。5第一节引言例.(1)试求=0.0177的乙醇水溶液的质量摩尔浓度（2已知乙醇质量分数为0.044的溶液的密度=9

4、92kg.m-3，。试求此水溶液的浓度解：(1)取1mol溶液，则其中含B（即乙醇）和A（即水）分别为0.0177mol和0.9823mol，则=0.0177mol/(0.9823·MA)=0.0177/(0.9823×18×10-3)=1mol.kg-1(2)取100g溶液，则其中含B为（4.4/46）mol,溶液体积为(0.1/992)m3,=4.4/46/(0.1/992)=948mol•m-36第二节多组分体系中物质的偏摩尔量和化学势1.单组分体系的摩尔热力学函数值体系的状态函数中V，U，H，S，F，G等是广度性

5、质，与物质的量有关。设由物质B组成的单组分体系的物质的量为nmol，则各摩尔热力学函数值的定义式分别为：摩尔体积（molarvolume）摩尔热力学能（molarthermodynamicenergy）摩尔焓（molarenthalpy）摩尔熵（molarentropy）摩尔Helmholz自由能（molarHelmholzfreeenergy）摩尔Gibbs自由能（molarGibbsfreeenergy）这些摩尔热力学函数值都是强度性质。纯组分体系或者组分不变的单相体系，在体系的T、p一定的条件下这些函数有确定值。7

6、第二节多组分体系中物质的偏摩尔量和化学势2.多组分体系物质的偏摩尔量与化学势纯物质体系(单组分体系)或者组成恒定的多组分体系的状态只要两个独立的变量(一般选用T和p)就可以确定，当多组分封闭体系内组成改变、相变或化学变化时，体系广度性质的改变除了与T、p有关外，还与各组分物质的量的变化有关。设Z代表体系的广度性质V，U，H，S，F，G，则对多组分体系引出两个新的状态函数：偏摩尔量（partialmolarquantity）和化学势(chemicalpotential)，前者对研究溶液热力学性质(特别是非理想溶液)是一重要

7、的基本概念，后者对于相平衡及化学平衡的研究非常重要。为什么引入?8第二节多组分体系中物质的偏摩尔量和化学势3.偏摩尔量(Partialmolarquantity)对于多组分体系，写出全微分在等温等压条件下：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(1)偏摩尔量的定义9第二节多组分体系中物质的偏摩尔量和化学势此式为偏摩尔量的定义式例如：称为偏摩尔体积，是B物质的偏摩尔吉布斯自由能。等偏摩尔量。同理还有偏摩尔量的物理意义(以两种方式理解)：(1)等温等压下，向浓度一定的无限大体系中加入1mol某组分B而

8、引起体系中某一广度性质Z的改变量，也称为B物质的偏摩尔商。(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dnBmol的B物质后，体系中广度性质Z改变了dZ，dZ与dnB的比值就是ZB,m，即体系中某一广度性质Z随组分B的偏摩尔变化率。偏摩尔量10第二节多组分体系中物质的偏摩尔量和化学势以上两种理解方法