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04章_多组份系统热力学2
理想液态混合物的混合性质?H 所以: 混合过程系统焓的改变为: 混合焓数值上等于过程的热,说明几种纯液体恒温恒压下混合成理想液态混合物时,混合前后系统的焓不变,因而混合热等于0。 理想液态混合物的混合性质?S (3) 得: 理想液态混合物的混合性质?S 摩尔混合熵: 讨论: 1.理想液态混合物的混合熵的公式形式与理想气体恒温恒压混合时的公式形式一致 2.说明液体混合过程是一个自发过程 拉乌尔定律和亨利定律没有区别 理想液态混合物的混合性质?G (4) 讨论: 1.理想液态混合物的混合吉布斯函数的公式形式与理想气体恒温恒压混合时的公式形式一致 2. 说明液体混合过程是一个自发过程 也可由该式推导: 4.7 理想稀溶液 溶液(solution) 广义地说,两种或两种以上物质彼此以分子或离子状态均匀混合所形成的体系称为溶液。 溶液以物态可分为气态溶液、固态溶液和液态溶液。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。 本章只讨论液态的非电解质溶液。 溶剂与溶质 溶剂(solvent)和溶质(solute) 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,则把含量多的一种称为溶剂,含量少的称为溶质。 理想稀溶液定义 理想稀溶液:即无限稀释的溶液,指的是溶质的相对含量趋于零的溶液。 理想稀溶液中溶剂和溶质的化学势 1.溶剂(solvent)的化学势 由于溶剂符合拉乌尔定律,所以 溶剂的化学势 如果压强与标准压力相差不大,有: 2.溶质(solute)的化学势 和溶剂的推导类似,溶质的化学势先以挥发性溶质为例,然后推广到非挥发性溶质。 在一定温度压强下,溶质B的化学势和与之成平衡的气相中B的化学势相等,气相视作理想气体,符合亨利定律。所以: 溶质的化学势 注:式中溶质的标准质量摩尔浓度为1mol/kg。溶液的标准态是在标准压强及标准摩尔质量为1mol/kg下具有理想稀溶液性质的状态,但是bB=1mol/kg时溶液的挥发性溶质已经不符合亨利定律,所以溶质B的标准态是一种虚拟的假想态。符号为: 溶质的化学势 为温度T,压强P下, 溶质的质量摩尔浓度等于1mol/kg时符合亨利定律的状态下的化学势,与同温度下标准压强下溶质的标准化学势 不同,所以有: 溶质的化学势 忽略积分项: 溶质B的标准态如图所示: 挥发性溶质B的标准态:bB=1mol/kg亨利定律已经不再适用溶质B的标准态是一种虚拟的假想状态. 其它组成表示的溶质的化学势 3.其它组成标度表示的溶质的化学势 溶质B标准态(c)示意图 溶质B标准态(x)示意图 分配定律 4.溶质化学势表示式的应用举例——分配定律 在一定温度、压强下,当溶质在共存的两不互溶液体间成平衡时,若形成理想稀溶液,则溶质在两液相中的质量摩尔浓度之比为一常数。这就是分配定律。 溶质在共存的两不互溶液体间成平衡 分配定律的证明 B在两相达平衡时,化学势相等: ? 在一定T、P下: 为常数 K 称为分配系数 (distribution coefficient) 分配定律的应用条件 如果溶质在任一溶剂中有缔合或解离现象,则分配定律只能适用于在溶剂中分子形态相同的部分。 分配定律的应用: (1)可以计算萃取的效率问题。例如,使某一定量溶液中溶质降到某一程度,需用一定体积的萃取剂萃取多少次才能达到。 (2)可以证明,当萃取剂数量有限时,分若干次萃取的效率要比一次萃取的高。 4.9 活度与活度因子 活度的概念也是由路易斯提出的,将理想液态混合物中一组分的化学势表示式中摩尔分数代之以活度表示。则式子可以表示真实液态混合物的化学势。 1.真实液态混合物 组分B的活aB与活度因子fB 组分B的活度与其浓度之比称为活度因子 活度与活度因子 2.真实溶液 如果压力与标准压力相差不大,有 对于溶液中的溶剂 作业题2 习题 4.5, 4.7 4.7 稀溶液的依数性 依数性质:(colligative properties)指定溶剂的类型和数量后,这些性质只取决于所含溶质粒子的数目,而与溶质的本性无关。溶质的粒子可以是分子、离子、大分子或胶粒,这里只讨论粒子是分子的情况。 依数性的种类: 1.蒸气压下降 2.凝固点降低 3.沸点升高 4.渗透压 当溶质为不挥发物质时: 蒸气压降低 1.蒸气压降低 溶液中溶剂的蒸气压低于同温度下的纯溶剂的饱和蒸气压,这一现象称为溶剂的蒸气压下降。 即: 这是造成凝固点下降、沸点升高和渗透压的根本原因。 凝固点降低 2.凝固点降低(析出固态纯溶剂) 在一定外压下,液体冷却开始析出固体时的平衡温度称为液体
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