物理化学 第四章 多组分系统热力学

这是一篇关于 多组分系统热力学的思维导图，主要内容有4.1溶液的特点及其组成表示方法、4.2偏摩尔量、4.3化学势、4.4气体组分的化学势、4.5逸度及逸度因子等。

多组分系统热力学

• 4.1 溶液的特点及其组成表示方法
  • 一、溶液的特点
  • 二、溶液组成的习惯表示方法
    • 质量摩尔浓度
      • • 溶剂的质量
    • 物质的量浓度
      • • 溶液的体积
    • 二组分系统bB，cB 与xB 的关系
• 4.2 偏摩尔量
  • 一、偏摩尔量
    • 定义
      • 只有恒温、恒压下的偏导数才称之为 偏摩尔量； 偏摩尔量为强度量； 偏摩尔量 XB为系统温度、压力及各组分摩尔分数的函数，它是整个系统的性质，而不仅仅只与组分 B 有关。因此不能将简单地看作是 B 组分对系统广度量 X 的贡献； 纯组分的偏摩尔量等于其摩尔量 。
      • 偏摩尔吉布斯函数
    • 集合公式
  • 二、偏摩尔量的测定法举例
  • 三、吉布斯 − 杜亥姆方程
    • 系统中各组分的 偏摩尔量并非完全独立，而是相互依存的。
      • 在恒温、恒压下，当混合物的组成发生微小变化时，如果 一组分的偏摩尔量增大，则另一组分的偏摩尔量必然减小， 且增大与减小的比例与混合物中两组分的摩尔分数（或物 质的量）成反比。
  • 四、偏摩尔量之间的关系
• 4.3 化学势
  • 研究“敞开系统，恒温恒压”
  • 一、化学势
    • 化学势是最重要的热力学函数之一，系统中其它偏摩尔量均可通过化学势、化学势的偏导数或它们的组合表示：  系统的各热力学函数则由偏摩尔量的加和公式得到。
    • 定义： 混合物或溶液中组分B的偏摩尔吉布斯函数
    • 纯物质的化学势即为其摩尔吉布斯函数
  • 二、多组分系统热力学基本方程
    • 单相多组分系统
      • 适用条件： 系统处于热平衡、力平衡及非体积功为零的情况；能应用于变组成的封闭系统、开放系统。
    • 多相多组分系统
      • 适用条件： 封闭的多组分多相系统发生 pVT 变化、 相变化和化学变化过程。当然也适用于开放系统。
  • 三、化学势的判据及应用举例
    • 化学势判据： 非体积功为零的情况下，封闭系统达到平衡时均有： 与达到平衡的方式无关。
    • 恒温、恒压下--G 达到极小值 恒温、恒容下--A 达到极小值
    • 1. 相平衡 物质总是从其化学势高的相向化学势低的相迁移，这一过 程将持续至物质迁移达平衡时为止，此时系统中每个组分 在其所处的相中的化学势相等。
    • 2. 化学平衡条件 化学势决定了系统的物质平衡。 该平衡条件与化学反应达到平衡的方式无关。
• 4.4 气体组分的化学势
  • 气体的标准态
  • 纯理想气体
    • • 1
  • 理想气体混合物
    • • 2
  • 纯真实气体
    • • 3
  • 真实气体混合物
    • • 4
• 4.5 逸度及逸度因子
  • 逸度
    • 压力量纲
  • 逸度因子
    • 量纲为1
  • 逸度因子的计算及普遍化逸度因子图
    • 路易斯 − 兰德尔逸度规则。可被用于计算气体混合物中各组分的逸度。
  • 气体普适化学式表达式
    • • 逸度因子起到修正真实气体对理想气体偏差的作用。 对理想气体
      • 5
• 4.6 拉乌尔定律和亨利定律
  • 拉乌尔定律
    • 稀溶液中溶剂的蒸气压等于同一温度下纯溶剂的饱和蒸气压与溶液中溶剂的摩尔分数的乘积
  • 亨利定律
    • 一定温度下气体在液态溶剂中的溶解度与该气体的压力成 正比
    • 在一定温度下，稀溶液中挥发性的溶质在气相中的平衡分压与其在溶液中的摩尔分数成正比。
  • 拉乌尔定律与亨利定律对比
    • 
• 4.7 理想液态混合物
  • 理想液态混合物
    • 定义
      • 任一组分在全部组成范围内都符合 拉乌尔定律 的液态混合物，简称为理想混合物。
    • 特点
      • 混合物中每个组分的地位是相同的。
    • 微观模型
      • ① 同一组分分子之间与不同组分分子之间（二组分系统时 即 B–B、C–C及B–C）的相互作用相同；
      • ② 各组分分子具有相似的形状和体积
  • 理想液态混合物中任一组分的化学势
    • 思路
      • ①相平衡时，任一组分在气、 液两相的化学势相同；
      • ②任一组分在气相中的分压符合拉乌尔定律；
      • ③一般相平衡条件下，气相可看作理想气体。
    • 标准态
    • • 6
  • 理想液态混合物的性质
    • <0 恒温恒压过程 非自发过程
    • 0 没有放热吸热现象
    • 0 没有能量变化
    • 0 没有体积变化
    • 适用于理想液态混合物的恒温恒压过程。 包括理想气体...
• 4.8 理想稀溶液
  • 理想稀溶液
    • 定义：无限稀薄溶液，指的是溶质的相对含量趋于零的溶液。
    • 溶剂符合 拉乌尔定律 溶质符合 亨利定律
  • 理想稀溶液中溶剂的化学势
    • 用A表示
      • • 7
    • 用bB表示
  • 理想稀溶液中溶质的化学势
    • 用bB表示
      • 标准态
        • 下具有理想稀溶液性质(即 B 符合亨利定律)的状态。
          • 上述标准态为假想态。
      • • 8
    • 用cB表示
      • 标准态
        • 下具有理想稀溶液性质的状态。
      • • 9
    • 用xB表示
      • 标准态
        • 下具有理想稀溶液性质的状态。
      • • 10
    • 注意：在使用组成的不同标度时，溶质 B 的标准态、标准 化学势及化学势表达式不同，但对于同一溶液，在相同条 件下其化学势的值是唯一的。
  • 能斯特分配定律
    • K 称为分配系数，只与温度有关。
    • 用cB表示
• 4.9 活度及活度因子
  • 真实液态混合物
    • 活度
    • 活度因子
      • 性质
    • 真实液态混合物
      • 为了使真实溶液中溶剂和溶质的化学势表达式分别与理想 稀溶液中的形式相同，也是以溶剂的活度 aA 代替 xA，以溶质的活度aB 代替
      • • 11
  • 真实溶液
    • 渗透因子
      • 性质
    • 真实溶液中溶剂A的化学势
      • • 12
    • 真实溶液中溶质B的化学势
      • 用bB表示
        • 溶质B的活度因子
          • 性质：
        • 13
      • 用cB表示
        • 溶质B活度因子
          • 性质：
        • 14
• 4.10 稀溶液的依数性
  • 依数性：只依赖于溶液中溶质分子的数量与溶质分子本性无关的性质。
  • 蒸汽压下降
  • 凝固点降低（析出固态纯溶剂）
  • 沸点升高（溶质不挥发）
  • 渗透压
  • 尤其注意所用的浓度，是否需要换算