物理化学 2章溶液体系热力学与化学势(μ).ppt

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第二章 溶液体系热力学与化学势(μ) §1. 偏摩尔量 §2. 化学势(μ) §3.凝聚态溶液中物质的化学势 §4. 化学势的应用 §5. 线性非平衡热力学简介 理想溶液模型:溶液中粒子间的相互作用力与 纯物质状态下粒子间的相互作用力相等。 如二元溶液有:fA-A= fA-B= fB-B 当 fA-B fA-A (fA-B fB-B)时,产生正偏差; 当 fA-B fA-A (fA-B fB-B)时,产生负偏差; 若为实际气体,则 即与溶液平衡的气相为理想气体时: ,其中 三、稀溶液中组元的化学势 溶剂的化学势与组成的关系 稀溶液溶剂服从Raoult’s Law,设气相为理想 气体,则 ,其中xA→1 注意与理想溶液中组元的化学势比较! 2. 溶质的化学势与组成的关系 稀溶液溶质服从Henry’s Law,设气相为理想 气体,将亨利定律 表达式代入 注意:这些状态不一定实际存在! 如, xB= 1是纯物质B,但不服从Henry定律,所以实际不存在xB= 1,又服从Henry定律的状态。 不同参考态的化学势不同,但化学势μB确定。 是xB= 1时的化学势 是mB= mΘ(= 1mol·kg-1)时的化学势 是cB= cΘ(= 1mol·dm-3)时的化学势 是wB= wΘ(= 1%)时的化学势 参考态的化学势 四、非稀溶液中组元的化学势 活度 非稀溶液对Raoult’s Law和Henry’s Law均产 生偏差,即 ,引入活度 使得 ,显然,对理想溶 液,有 ,因此,活度相当于校 正浓度,校正程度(实际溶液对理想溶液的偏差 程度)用活度系数表示: 及 产生正偏差; 产生负偏差 注意:① 与T,p,溶质、溶剂的性质,溶液 的组成均有关; ② a 和 一样,都是无量纲的数; ③ a 和 x 不一样,∑xi =1 ,而∑ai ≠ 1 。 2. 参考态 活度是对浓度校正的结果,就应有参照浓度。 这种参照浓度表明了活度是相对于(参考)哪 种浓度表达形式和浓度值(标准),所以,该 参照浓度称为活度的参考态。在参考态下, 为计算方便,一般规定浓度值为1。此外,还 应说明浓度校正后,服从哪个“定律”: (1)以Raoult’s Law为基准的活度 在参考态下, ,则 。故此时是 以Raoult’s Law为基准的纯物质为活度的参考态。 ,ai由 xi→1 定义 (2)以Henry’s Law为基准的活度 = = = = 所以,以Henry’s Law为基准的活度 用数学语言描述为: ,ai,x由 xi→0 定义 ,ai,m由 mi→0 定义 ,ai,c由 ci→0 定义 ,ai,w由 wi→0 定义 总之: 3. 参考态与标准态的关系 许多书称参考态为标准态,参考态化学势为 标准态化学势。化学势与压强有关: 则 以纯物质为参考态: 一般p*与pΘ相差不大,故 以Henry’s Law为基准的cΘ=1mol·dm-3为参考态: 是极稀溶液中物质 i 的偏摩尔体积,一般很 小,则 所以,参考态与标准态只是近似相等。 P273例【5-5】 (1)以Raoult’s Law为基准的纯物质为参考态, 由数据表知:p*=33.33kPa和不同浓度下的pi , 如:xCd= 0.0106时,pCd= 0.800kPa,此时 (2)以Henry’s Law为基准的w = 1%为参考态, 由数据表知此时:pCd= 0.800kPa,因为参考态下的aCd= 1,γCd= 1,故 kH(w)= pCd= 0.800kPa 由 可计算出不同浓度下的活度值 由 可计算出不同浓度下的活度值 正偏差 如:wCd= 20%时,pCd= 14.66kPa,此时 负偏差 此题说明: ▲ 选择不同的参考态, 活度值不同; ▲ 对Raoult’s Law产生 正偏差,对Henry’s Law就产生负偏差。 pB= kH(x)xB pB= kH(x)aB pB* kH(x) A B xB→ 4. 活度的测定与计算 活度的实验测定方法 蒸气压法 Gibbs-Duhem方程积分法 分配平衡法 化学平衡法 —— 第6章中讨论 电动势法 —— 电化学中讨论 相图数据计算法 —— 第12章中讨论 (1)蒸气压法

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