[工学]02章_自由能化学势溶液.ppt

物理化学电子教案—第二章 为什么要定义新函数 Helmholtz自由能 F自由能判据 Gibbs自由能 G自由能判据 运用F和G自由能需要注意的地方 熵判据、F自由能和G自由能判据 四个热力学状态函数的表达式 基本公式的特点 △G计算总结-定温 Gibbs自由能随压力的变化 例题2 等温等压相变化过程的△G 例题3 已知一个反应的△H, △S求△G △G计算总结-定压 多组分体系热力学 为什么要引入偏摩尔量 为什么要引入偏摩尔量 偏摩尔量的定义 偏摩尔量的特点 偏摩尔量的集合公式 偏摩尔量的集合公式 例题5 集合公式一般形式 化学势的的定义 化学势与温度的关系 化学势与压力的关系 化学势判据-从高到低 理想气体的化学势 多组分理想气体的化学势 实际气体的化学势 溶液中各组分的化学势 拉乌尔定律(Raoult’s Law) 例题6 亨利定律 拉乌尔定律和亨利定律的区别 理想溶液 理想溶液通性 理想溶液各组分的化学势 理想溶液各组分的化学势 理想溶液各组分的化学势 理想溶液各组分的化学势 例题7 例题8 例题9 稀溶液的定义 稀溶液溶剂的化学势 稀溶液溶质的化学势 具体系统的化学势表示 例题10 稀溶液的依数性 渗透压（osmotic pressure） 依数性的应用 总结-G自由能判据 总结-非反应体系△G计算 总结-等温等压化学变化△G计算 总结-等温等压化学变化△G计算 总结-化学势 Gibbs自由能的变化量随温度的变化 Gibbs-Helmholtz方程 例题1 Gibbs自由能的变化量随压力的变化 例题3 例题3 在多组分理想气体中，每种气体的行为与该种气体单独占有相同体积的行为相同，故多组分理想气体中组分B的化学势为： μB?(T)是纯B气体在温度为T，压力为标准压力时的化学势，当温度确定时有确定值，而与气体分压无关。这个状态就是纯B气体的标准态, pB是B气体在混合气体中的分压 f 称为逸度(fugacity)或有效压力。 ? 称为逸度系数（fugacity coefficient） 单组分实际气体： 当 ，就是理想气体。 多组分实际气体： fB就是组分B的有效分压 拉乌尔定律 亨利定律 理想溶液中各组分的化学势 稀溶液中各组分的化学势 在定温下，在稀溶液中，溶剂的蒸气压pA等于纯溶剂蒸气压pA*乘以溶液中溶剂的摩尔分数xA， A pA* A+B pA+pA 两相平衡时，纯液体所受的压力为其自身蒸气压 两相平衡时，溶液所受的压力为各自蒸气压之和 两种挥发性液体A和B混合成理想溶液。某温度时溶液上面的蒸气总压力为54100Pa，气相中A的摩尔分数为0.450，液相中为0.650，求此温度时纯A和纯B的蒸气压。 解：根据气体分压定律 pa=54100×0.450 根据拉乌尔定律pa*=pa/xa=37500Pa pb=p-pa=54100×0.550 pb*=pb/xb=85000Pa 在定温下，在稀溶液中，溶质的蒸气压pB与其在液体里的溶解度(物质的量分数)xB成正比。用公式表示为：pB= kx·xB kx称为亨利定律常数，其数值与温度、压力、溶剂和溶质的性质有关。若溶解度的表示方法不同，则其值亦不等，即：kx≠kb≠kc。 亨利定律的几种表示方法: pB= kx·xB=kb·mB=kc·cB mB：质量摩尔浓度(每克溶液中有多少摩尔的溶质) cB：物质的量浓度 亨利定律要求溶质在气液两相中有相同的分子形态 溶液的浓度 溶液分子与周围分子的作用力 溶液分子逸出液相的能力（平衡蒸气压） 小 FB-B pA=pA*· xA 大 小 溶剂 大 FA-B 作用力 pB= kx·xB 表现形式 FA-A 溶质 稀溶液 溶剂:A 溶质:B FA-BFB-B,pB*kx, FA-BFB-B,pB*kx, pB*kx, FA-B=FB-B,pB*=kx 拉乌尔定律=亨利定律 理想溶液：任一组分在全部浓度范围内都符合拉乌尔定律的溶液；从分子模型上看，各组分分子彼此相似。相互作用力相等。光学异构体、同位素和立体异构体混合物属于这种类型。如甲醇和乙醇，苯和甲苯，正己烷和正庚烷等。 定温定压下，纯组分A+纯组分B?理想溶液 混合过程的 (1)△mixV=0 (2) △mixH=0 (3)△mixS=-R∑nBxB0 (4) △mixG= RT∑nBxB 0 (5)拉乌尔定律=亨利定律 p57 B μB*,l(T, pB*) pB* μBg(T, pB*) A+B μAl(T, p) μBl(T, p) p=pA+pB μAg(T, pA) μBg(T, pB) 两相平衡时 μB*,g(T, pB*)= μB