多组分系统热力学及其在溶液中的应用

多组分系统热力学及其在溶液中的应用：多组分系统，由两种或两种以上的物质混合而成的系统，分单相系统和多相萦统。等等

多组分系统热力学及其在溶液中的应用

• 多组分系统
  • 概念与分类
    • 1.多组分系统
    • 由两种或两种以上的物质混合而成的系统，分单相系统和多相萦统。
    • 2.多组分均相（单相）系统由两种或两种以上的物质以分子大小相互均匀混合而成的系统，有气、液、固相系统，是本章讨论的重点。
    • 3.混合物
    • 混合物中的每种组分选用相同的标准态和研究方法进行研究。
    • 4.溶液
    • 溶液中的组分区分为溶剂和溶质，二者选用不同的标准态进行研究。
  • 组成表示法
    • 用于气态混合物的组成表示方法，如物质B的摩尔分数和质量分数等，对液态或固态混合物也适用。
    • 混合物中任一组分B的物质的量浓度：溶质B的物质的量与混合物体积V 的比值；单位mol/m3或mol/dm3
    • 溶质B的质量摩尔浓度 mB：溶质B的物质的量与溶剂A的质量的比值称为溶质B的质量摩尔浓度；单位：mol/kg
• 偏摩尔量
  • 定义
    • 常见定义式
  • 加和公式
  • Gibbs-Duhem公式
    • 物理意义：揭示了在一定的温度和压力下，均相多组分系统中各组分的偏摩尔量是相关的，即互为盈亏的关系。由k 个组分组成的多组分系统,有(k-1)个ZB可独立改变。二组分体系，当组分1的 Z1增加时，则另一组分Z2必减少，且增大和减小的比例与二组分的量成反比。
  • 同一组分各偏摩尔量之间的函数关系
• 化学势
  • 定义
  • 在相平衡中的应用结论：等温等压且W＝0的条件下，相变的自发方向是组分B由化学势较高的一相转向化学势较低的一相，直到该组分在两相中的化学势相等达到平衡为止。此结论在等温等容且Wf=0的条件也同样适用。
  • 在化学平衡中的应用
  • 理想气体及其混合物的化学式
    • 纯理想气体的化学势等温式
    • 理想气体混合物在任一组分B的化学势等温式
  • 非理想气体及其混合物的化学式
• 稀溶液中的两个经验定律
  • Herry定律
    • 表述
      • • “在一定温度和平衡状态下，气体在液体中的溶解度与该气体的平衡分压p成正比”。
    • 说明
      • Herry定律的适用范围:稀溶液的挥发性溶质
      • 挥发性溶质在气相和液相中的形态必须相同
      • 升高温度或降低分压都能使气体更好的符合Herry定律
  • 拉乌尔定律
    • 定温下，在稀溶液中，溶剂的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数
    • pA=p*AxA
      • p*A是纯溶剂的蒸气压 xA是溶剂的摩尔分数 pA是稀溶液中溶剂的蒸气压
    • 该定律只适用于稀液体；该定律只能计算溶剂的蒸气压；若溶剂分子有缔合现象，其摩尔质量仍用其气态分子的摩尔质量；该定律只适用于溶质是不挥发的非电解质
• 稀溶液的分配定律
  • 表述
  • 推导
  • 使用说明
    • ①溶质B在两相中的溶解度均不大（若溶解度大，则两相以B为主体，不能形成两相）。
  • 应用--萃取
    • （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。
• 稀溶液的依数性
• 活度与活度因子
  • 真实液态混合物
  • 真实稀溶液
  • 化学势表达式小结
  • 活度和活度因子的求法
    • 电化学方法
• 理想稀溶液中任一组分的化学势
  • 溶剂A的化学势
  • 溶质B的化学势
  • 溶质B化学势的几点说明
• 理想液态混合物
  • 定义
    • 若液态混合物中任一组分在全部浓度范围内都符合Raoult定律,则此混合物称为理想液态混合物。
    • 模型特点
    • P-X图
  • B的化学势
  • 理想液态混合物的混合通性