物理化学第四章多组分系统热力学ppt课件.ppt

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1、§4.1引言溶液（solution）广义地说，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称为溶液。溶液以物态可分为气态溶液、固态溶液和液态溶液。根据溶液中溶质的导电性又可分为电解质溶液和非电解质溶液。本章主要讨论液态的非电解质溶液。溶剂（solvent）和溶质（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。如果都是液态，则把含量多的一种称为溶剂，含量少的称为溶质。§4.1引言多组分均匀体系中，溶剂和溶质不加区分，各组分均可选用相同的标准态，使用相同的经验定律，这种体系称为混合物，也可分为气态

2、混合物、液态混合物和固态混合物。§4.1引言混合物（mixture）4.2化学势化学势的表示化学势的定义多组分体系中的基本公式化学势判据4.2.1化学势的定义上面所讨论的热力学系统均是纯物质单相系统，或者是多种物质组成不变的系统，该条件下，只需两个状态变量就可以确定系统的状态，但对于多种组分构成的系统，组分发生变化（如化学反应、物质相间迁移），其热力学性质就不是由两个变量决定，必须考虑变量和组成的关系。即：系统的热力学函数与系统中所有组分的物质的量n以及选为独立变量的两个强度性质有关。为何定义在多组分体系中含有k种物质，其物质的量分别为n1,n2,…,n

3、k则G=f(T,P,n1,n2,…,nk),当体系发生微小状态变化时，其全微分为式中下标nc表示除B物质的量有改变之外，其它所有物质的量都保持恒定4.2.1化学势的定义当组分组成和系统总量都保持不变时化学势定义为：μB的物理意义：在T、P及B以外的各组分的量保持不变的条件下，系统的G随nB的变化率，为系统的强度性质4.2.1化学势的定义若系统为纯物质时，则：4.2.1化学势的定义引入化学势后，热力学的基本方程变为适用于组成可变的封闭体系，和敞开体系4.2.1化学势的定义因此当有组成变化时，热力学的基本方程中多了该项表明：组成变化对A、G、U、H有影响根据

4、上面四个基本方程，对于U选取S、V、n1,n2,…,nk为独立变量，对于A、G、H选取相应的独立变量，在各不同条件下分别得μB的广义定义式保持特征变量和除B以外其它组分不变，某热力学函数随其物质的量的变化率称为化学势。4.2.2判断物质传递过程的方向和限度化学势在判断相变和化学变化的方向和限度方面有重要作用。相变是物质由一相向另一相的传递，化学反应可看成是反应物一侧向产物一侧的物质传递过程，在物质传递过程中，化学势是过程自发与平衡的判据。等温等压下

5、相平衡中的应用化学势判据在相平衡中的应用等温、等压条件下，当时：化学势判据在化学平衡中的应用<反应自发由左向右进行=化学平衡化学平衡和方向的判据理想气体化学势的表示这是理想气体化学势的表达式。化学势是T，p的函数。μ0(T、P0)为温度T，压力为标准压力时理想气体的化学势，这个状态就是气体的标准态。理想气体混合物中某一种气体B的化学势这个式子也可看作理想气体混合物的定义。将道尔顿分压定律代入上式，得：是纯气体B在指定T，p时的化学势，显然这不是标准态。理想气体混合物中各组分化学势的表示纯液体、纯固体化学势的表示应用相平衡条件，根据理想气体的化学势可导出液

6、体或固体的化学势，对纯液体和固体，与其平衡的气相压力即为该液体在此温度下的饱和蒸气压PB*为纯液体的饱和蒸气压，在一定温度下为一定值，μ*为常数，表示纯液体的化学势或摩尔吉布斯函数当溶液与其饱和蒸气呈平衡，溶液中组分B的化学势必将与溶液上方平衡气相中B组分的化学势相等在液态的非电解质溶液中，溶质B的浓度表示法主要有如下四种：1.物质的量分数2.质量摩尔浓度4.物质的量浓度4.质量分数§4.3稀溶液中的两个经验定律4.3.1溶液组成的表示方法1.物质的量分数(molefraction)溶质B的物质的量与溶液中总的物质的量之比称为溶质B的物质的量分数，又称为

7、摩尔分数，单位为1。4.3.1溶液组成的表示方法2.质量摩尔浓度mB（molality）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，单位是。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。4.3.1溶液组成的表示方法3.物质的量浓度cB（molarity）溶质B的物质的量与溶液体积V的比值称为溶质B的物质的量浓度，或称为溶质B的浓度，单位是，但常用单位是。4.3.1溶液组成的表示方法4.质量分数wB（massfraction）溶质B的质量与溶液总质量之比称为溶质B的质量分数，单位为1。4.3.1溶液组成的

8、表示方法4.3.2拉乌尔定律（Raoult’sLaw）1887年，法国化学家Ra