物化课件多组分系统热力学及其在溶液中的应用.ppt

第四章 第四章 多组分系统热力学及其在溶液中的应用 §4.1 引言 溶液 含有一种以上组分的液相和固相，其中一种组分称为溶剂，其余的组分称为溶质。热力学上将溶剂和溶质按不同的方法来处理。 本章主要讨论液体非电解质溶液。 多组分系统 §4.2 多组分系统的组成表示法 溶液组成的表示法与混合物略有不同： §4.3 偏摩尔量 为什么要提出偏摩尔量这个概念? 1. 偏摩尔量的定义 多组分（B、C、D……）系统中任一容量性质 Z 说明： (1)只有容量性质才有偏摩尔量； (2)偏摩尔量本身是强度性质(两个容量性质之比)；与体系的总量多少无关。 (3)必须是等温等压条件； (4)偏摩尔量除了与T, p有关外，还与浓度有关； (5)偏摩尔量可以是负值。 (6)单组分系统ZB = Zm(如: VB = Vm , GB = Gm) 偏摩尔量的物理意义 (1) 等温等压时，在大量的系统中，保持除B以外的其它组分的数量不变，加入1mol B时所引起的该系统容量性质Z的变化； §4.4 化学势 化学势在多相平衡中的应用： 有一系统: 推广到任意两相： 化学势与T, p的关系: §4.5 气体混合物中各组分的化学势 1. 纯组分理想气体的化学势 2. 理想气体混合物的化学势 例：等温等压下，理想气体混合过程的?mixG 解法二： 根据加和公式 ( )T,p G = ?? BnB 3. 非理想气体的化学势——逸度的概念 实际气体与理想气体的偏差： 逸度和逸度系数的求算 *(1)?对比状态法 普遍化逸度因子图 (2) 状态方程法 例：某气体状态方程为 §4.6 稀溶液中的两个经验定律 1. 拉乌尔(Raoult)定律 拉乌尔定律的微观认识 2.亨利(Henry)定律 亨利定律的微观认识 亨利定律的微观认识 1. 理想液态混合物的定义 理想液态混合物是一个极限的概念 2. 理想液态混合物中任一组分的化学势 例题 25 ℃时, 将1mol纯态苯加入大量的 x苯=0.200 例 25 ℃时, 将1mol纯态苯和3mol纯甲苯混合成理想液态混合物。求此过程所需最小功。 理想液态混合物的通性 §4.8 理想稀溶液中任一组分的化学势 1. 理想稀溶液的定义 例 97.11℃时, wB=0.030的乙醇水溶液的蒸气总 在理想稀溶液中 2. 理想稀溶液中溶剂与溶质的化学势 稀溶液中同一溶质B有三种不同的化学势表示式，三种假想状态，且其物理意义不同，数值也不同。但无论用哪种表示方法得到的化学势数值是一定的。 §4.9 稀溶液的依数性(colligative properties) 1. 溶液的凝固点（freezing point)降低 若在稀溶液中：xB很小 lnxA=ln(1– xB) ? ?xB Kf 凝固点降低常数 同法可证明沸点升高 适用于不挥发性溶质的理想稀溶液和理想液体混合物 渗透压 渗透现象 总结：四个依数性间的关系 §4.11 活度与活度因子 1. 非理想液态混合物对理想液态混合物的偏差 1. 非理想液态混合物对理想液态混合物的偏差 (2) 溶液的蒸气压对R.L负偏差 2.非理想液态混合物中物质的化学势及活度的概念 3.非理想稀溶液中物质的化学势及活度 4. 活度的求算 例题 实验测得某水溶液的凝固点为–15℃, 求该溶液中水的活度以及25 ℃时该溶液的渗透压 双液系中活度因子之间的关系： 适用于不挥发性溶质的理想液态混合物和理想稀溶液，可精确求Π 渗透压Π = p2 – p1 纯溶剂的化学势 溶液中溶剂的化学势 = 稀溶液条件下：xB很小 , lnxA=ln(1 – xB)? – xB 渗透压的应用: 测定溶质（高分子）的摩尔质量 van’t Hoff公式：只适用于稀溶液。且溶质不电离不缔合。 例题 20℃时，将68.4 g蔗糖(C12H22O11)溶于1000 g水中形成理想稀溶液，求该溶液的凝固点、沸点和渗透压各为多少?(该溶液的密度为1.024 g·cm-3) 解 由分子式可知，蔗糖的摩尔质量M＝342 g·mol-1，68.4 g蔗糖溶于1000 g水中，其质量摩尔浓度为 水的凝固点降低常数Kf = 1.86 K·mol－1·kg， ΔTf = Kf ·m =(1.86?0.20)℃＝0.372℃ 水的正常凝固点＝0℃，所以该溶液的凝固点 Tf＝(0–0.372)℃＝ –0.372℃ 水的沸点升高常数Kb=0.52K·mol-1·kg，