Chap3化学势-偏摩尔量
100页1、第三章 化学势,2,3.1 偏摩尔量 Partial molar quantities,一、定义,二、偏摩尔量的物理意义,三、集合公式,G = GAnA + GBnB,3,为什么要提出偏摩尔量这个概念?,对于多组分系统, 系统状态不仅仅是温度压力的函数,如不同浓度的乙醇水溶液浓度 V水/cm3 V乙醇/cm3 V总/cm3 44.1% 100 100 19220.8% 150 50 19570.3% 50 150 193,从上例可看出, 对于乙醇水溶液, 除了指定T, p外,还须指定溶液的组成,才能确定系统的状态。,V总 nAVm,A + nBVm,B,当浓度确定后100 cm3 (20%)+100 cm3 (20%)=200 cm3,4,一、定义,多组分(k个组分)系统中任一容量性质X,-偏摩尔量,-偏摩尔体积,-偏摩尔吉布斯自由能,X = f(T, p, n1 , n2 , n3 , nk ),5,( )T,p,若是二组分系统 dX=XAdnA+XBdnB dV=VAdnA+VBdnB dG=GAdnA+GBdnB,6,二、偏摩尔量的物理意义,1、由定义式可见:( )T,p 往无限
2、大的系统中加入1mol i 物质所引起的X 的变化,即dX; 2、由偏微商的概念可理解为图中的曲线的斜率。,V,ni,7,三、集合公式,则,一系统:A和B的偏摩尔体积分别为VA ,VB 则 ( )T,p dV=VAdnA+VBdnB,如果由纯物质A(nA), B(nB)配置该系统: 连续加入A和B,并保持系统组成不变,即dnA : dnB = nA : nB,8,V = VAnA+ VBnB,若系统有个k组分:,X = XAnA+ XBnB -集合公式,由于制备过程中保持浓度不变,故偏摩尔体积不变:,9,注意:,1只有容量性质有偏摩尔量;2必须是等温等压条件;3偏摩尔量本身是强度性质;4偏摩尔量除了与T, p有关外,还与浓度有关;5. 单组分系统Xi =Xm(如: Vi =Vm , Gi =Gm),10,3.2 化学势 Chemical Potential,一、化学势,二、化学势的应用,11,一、化学势,2、多组分系统基本公式: G=f(T, p, n1 , n2 , n3 , nk ),1、定义:,12,即 - i dni是:( )T,p系统能够做出的最大非体积功,13,2. 多组分
3、系统的基本公式,14,3. 化学势与T, p的关系:,15,二、化学势的应用,化学势判据:,条件: 密闭系统,( )T, p , W=0时,0 逆向自发,化学势是决定物质变化方向和限度的强度性质。,16,1、在多相平衡中的应用,I2分别溶解在水和四氯化碳中成两相(如图)。,(dG)T, p =0 时: 碘(CCl4)=碘(H2O) 两相平衡,(dG)T, p = 碘(CCl4)( dn碘)+碘(H2O)dn碘= 碘 (H2O) 碘(CCl4) dn碘,(dG)T, p 0 时: 碘(CCl4)0 i () pB*, 亦可 pB*,Kh,xpB*,(xB 0),(xB 1),R.L: p2 = p2* x2,H.L: p2 = Kh,x x2,39,三、 理想溶液,pA*,0 xB 1,1 xA 0,pB*,4. 理想溶液的蒸气压:,pB = pB* xB pA = pA* xA p = pA + pB,1.任一组分在任意浓度范围内都服从拉乌尔定律的溶液,pB,pA,p,3.理想溶液的特点:mixV = 0 即 Vi = V m, i* mixH = 0 Hi = H m,i*,pi = pi* xi,2.微观解释:同纯物质处境,p,40,例3 苯(A)和甲苯(B)的混合物可看作理想溶液,20时它们的饱和蒸气压分别为9.96kPa和 2.97kPa。试计算 (1)xA=0.200时,溶液中苯和甲苯的分压和蒸气总压; (2)当蒸气的yA=0.200时,液相的xA和蒸气总压。,解: (1)应用拉乌尔定律,pA = pA* xA =9.960.200=1.99kPa pB = pB* xB =2.970.800=2.38kPa p = pA + pB =1.99+2.38=4.37kPa,41,(2)将拉乌尔定律代入道尔顿分压定律 yi = pi /p,当yA = 0.200时,
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