文档介绍：物理化学
华中师范大学化学系物理化学课程组
电子教案
第二章
多相多组分系统热力学
第二章
§ 均相多组分系统热力学
§ 气体热力学
§ 单组分多相系统的热力学
§ 多组分气—液平衡系统热力学
§ 多组分多相平衡
§ 两组分系统的相图
§ 三组分系统的相平衡
§
均相多组分系统热力学
一组成标度
二偏摩尔量.
三化学势
四化学势判据
五化学势与温度、压力的关系
混合物与溶液
混合物(mixture)
均相多组分平衡系统中对各组分不分主次,选用同样的参考状态(或标准态)、使用相同的经验定律,以相同的方法进行研究,这种系统称为混合物。
溶液(solution)
为了方便,将溶液中的组分区分为溶剂及溶质,并选用不同的标准态作为参照,以不同的方式加以研究。
溶液(solution)
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。
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,通常将含量多的一种称为溶剂,含量少的称为溶质。
溶液可根据物态分为气态溶液、固态溶液和液态溶液。
本章主要讨论非电解质溶液。
组成标度
B的摩尔分数(mole fraction of B)
xB= nB/ ( 混合物的物质的量,其中
B的物质的量nB)。
B的物质的量浓度(amount-of-substance concentration of B)
cB= nB/V (混合物的总体积V,其中B的物质的量nB),
常用单位mol dm-3。
溶质B的质量摩尔浓度(molality of solute B)
bB= nB / mA (mA代表溶剂A的质量,nB为溶质
B的物质的量) 单位mol kg-1
有时也用溶质B的摩尔分数 xB 及溶质B的浓度 cB
偏摩尔量(partial molar quantity)
20℃、105 Pa下,乙醇水混合物体积与各物质的量的关系
n(C2H5OH)/mol
n(H2O)/mol
混合前两液体总体积ΣnBVm(B)/10-6m3
混合后溶液体积V/10-6m3
混合前后体积差ΔV/10-6m3
0
1. 00
0
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两类问题
(1)对于一定量的多组分均相封闭系统,其容量性质(溶液体积V)不仅是T,P的函数,还是系统中各组分的物质的量nB的函数,即组成(浓度)的函数。所以,我们要确定多组分系统的状态就必须考虑其组成变量。
(2)多组分系统的容量性质不具有简单加和性。如上表,V(溶液)≠V(水)+V(乙醇),即V≠ΣnBVm(B),而且随着组成的变化,其偏差值ΔV也不同。因此,要解决的第二个问题是如何确定多组分系统的容量性质。(芝麻、黄豆例)
由上表可看出两个问题:
偏摩尔量的定义
对于任一容量性质Z,若系统中所含物质的量分别为n1,n2,…,则: Z = f (T,p,n1,n2,…)
Z的微小变化dZ = dT + dp + dnB
定义: ZB =
ZB 表示系统中任意物质B 的偏摩尔量。
只有容量性质才有偏摩尔量,强度性质比如T,p和浓度等是不可能有偏摩尔量的。偏摩尔量可为负值。
Z可为任一容量性质(V,U,H,S,G,F等),例如VB称为B物质的偏摩尔体积,GB称为B物质的偏摩尔吉氏自由能。