南京工业大学物理化学溶液省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、4-1 4-1 溶液及其组成表示法溶液及其组成表示法一、溶液概念由两种或两种以上物质均匀混合,其分散度已到达分子(原子或离子)大小均匀系统。在液态溶液中,假如是气体或固态物质溶解于液体中,则称该气体或固体为溶质,而液体组成称为溶剂;二、溶液组成表示法 1、质量分数 是一个无 量纲量 2、质量摩尔浓度:单位为molkg-1 3、物质量分数 (摩尔分数)物质B物质量 与溶液中总物质量 之比,是一个无 量纲量 4、物质量浓度在1m3或1dm3溶液中所含组分B物质量。单位是mol m-3或 molL-1 第1页4-2 4-2 偏摩尔量偏摩尔量一、偏摩尔量定义多组分系统任一容量性质Z则有:全微分在等温等
2、压下,上式变为令则得:注意点:只有系统容量性质才有偏摩尔量偏摩尔量是指等温等压条件下偏微商,决不能将等温等压换成其它条件。偏摩尔量是两容量性质之比,故是一强度性质,所以它除了与T、P相关之外,还与系统组成相关。第2页4-2 4-2 偏摩尔量偏摩尔量二、偏摩尔量集合公式:在一定温度T、P下某一多组分系统,现向该系统加入一定量各组分,使组成新系统组成没有发生改变,仅仅是系统扩大为原来 倍,则该系统中各组分摩尔数 和系统容量性质Z应对应地增大为 和 。则该改变过程中:而依据偏摩尔量定义:比较上两式可知:此式就称为偏摩尔量集合公式,它表明了多组分均相系统中任一容量性质Z等于各组分偏摩尔量 与其摩尔数
3、乘积总和:三、吉布斯杜亥姆公式在恒温恒压条件下,多组分系统任一容量性质微小改变量可表示为在等温等压下对集合公式 进行微分可得:比较两式可得第3页4-3 化学势化学势一、化学势定义对于多组分均相系统,系统Gibbs函数不但是温度T、压力P函数,而且还是组成系统各组分摩尔数函数。则全微分显然是偏摩尔Gibbs函数 。式中前两项偏微商均是系统中各组分摩尔数不变时偏微商。则有将偏摩尔Gibbs函数定义成第B种物质化学势,用符号 来表示,即上式可写成第4页4-3 化学势化学势在等温等压下化学势除了偏摩尔Gibbs函数外,还可能有其它表现形式:如U:依据Gibbs函数定义:把该式与相比较可得:可见,在等熵
4、等容下系统内能对组分B摩尔数偏微商也是组分B化学势。但此时 不是偏摩尔量,因为偏摩尔量是T、P条件偏微商。第5页4-3 化学势化学势一样用其它化学势表示式还有二、改变方向性化学势判据对于组成可变系统,四个热力学基本方程式可表示为:由热力学第二定律可知,在不一样条件下,改变方向性判据分别为:所以在以上各特定条件下,改变方向性判据可表示为:第6页4-3 化学势化学势三、化学势应用1、相改变中化学势在一个多组分系统中存在两个相和,每个相中同时存在各种物质共存。在等温等压下,设相中有微量B物质物质量,转移到相中,由此引发系统Gibbs函数改变为而且在相中B物质物质量改变 应该等于相中B物质量改变依据在
5、等温等压非体积功为零条件下,Gibbs函数判据:第7页4-3 化学势化学势则有同理,能够归纳出,在多相系统相平衡条件是:等温、等压和各组分在各相中化学势相等:即2、化学势在化学平衡中应用假设一个反应系统在等温等压下进行:若反应掉D物质量为dn,依据化学反应一定有 dnE物质被消耗掉,同时生成dnF和dnG物质。依据T、P、W=0、,则系统Gibbs函数改变当,则此过程能够自发进行第8页4-3 化学势化学势或当系统处于平衡状态有合并可写成此式表明了化学反应中只有当反应物大于产物 时,才能自发地进行,直至产物与反应物相等为止。第9页4-4 气体混合物气体混合物一、理想气体化学势对于纯物质而言,化学
6、势就是摩尔Gibbs函数即 ,理想气体当然也是如此。依据特征偏微商 ,就能推导出理想气体Gibbs函数表示式:等温条件下依据理想气体状态方程对此式进行积分,从得式中:为温度为T、压力为P时纯气体摩尔吉布斯函数,为温度为T、压力为下气体摩尔Gibbs函数。我们将式中摩尔Gibbs函数换成化学势:则有:第10页4-4 气体混合物气体混合物式中是温度为T、下理想气体化学势。二理想气体混合物对理想气体混合物来说 式中 ,它是纯组分B在温度T、压力P时化学势,它与纯组分B标准化学势 不一样。三、实际气体化学势 理想气体遵照PV=nRT方程,而实际气体状态方程并不象理想气体状态那么简单,不一样状态方程将得
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