物理化学之化学势

这是一篇关于物理化学之化学势的思维导图，主要内容有气体的化学势、溶液中各组分的化学势、总结、依数性，蒸气压、凝固点、渗透、化学势等。

化学势

• 气体的化学势
  • 纯理想气体的化学势
    • 标准态（仅是温度的函数）
    • 其他状态
      • 恒温变化
  • 理想气体混合物的化学势
    • 气体存在状态与单独存在相同,化学势表达式相同
    • 气体混合物中某一种气体B的化学势
      • PB:气体混合物中B气体分压
      • 是在温度T，B组分分压为pθ时理想气体的化学势。
  • 实际气体的化学势
    • 对于真实气体，用逸度 f 代替压力p
      • • f = γp, γ为逸度系数
        • 是在温度T，B组分分压为pθ时理想气体的化学势，是一种假想态
• 溶液中各组分的化学势
  • • 拉乌尔定律
      • 在定温下，在稀溶液中，溶剂的蒸气压等于纯溶剂蒸气压乘以溶液中溶剂的物质的量分数。
  • 理想液态混合物
    • 在一定温度和压力下，任一组分在全部浓度范围内下均遵守拉乌尔定律，即理想溶液PB=PB*XB
    • 特点
      • 分子之间作用力相同，几种纯物质混合形成理想溶液时，体积具有加和性，没有热效应。四通信
    • 化学势
      • 假设每种物质都具有挥发性，液态混合物与其上方蒸气平衡时
      • • μB＊是当xB =1，饱和蒸气压状态的标准化学势，即物质B纯态的化学势
  • 稀溶液
    • 亨利定律
      • 使用挥发性非电解质稀溶液
      • • 一定温度时，稀溶液中挥发性溶质的平衡分压PB与溶质在溶液中的物质的量分数xB成正比
        • k ——亨利定律常数，其数值与温度、压力、溶剂和溶质的性质有关
      • 其他表达式
    • 定义
      • 一定的温度和压力下，在一定浓度范围内（浓度很低），溶剂A遵守拉乌尔定律、溶质B遵守亨利定律的溶液
    • 化学势
      • 溶剂的化学势
        • • 恒温，A物质为饱和蒸气压时纯溶剂A（xA =1)的化学势
          • 因为xA<1，所以RTlnxA<0, 这意味着稀溶液中溶剂的化学势总是小于纯溶剂的化学势。
      • 溶质的化学势
        • • 为纯溶质B在温度为T，XB =1, pB=kx,B*xB依然成立时那个状态的化学势。（假想态）
            • 假想态
              • 实际上当xB=1, pB≠kx,B*xB
              • 1.用物质的量分数xB表达的化学势
              • 2.用质量摩尔浓度mB表示的化学势
                • • 为mB=1 mol/kg时仍符合亨利定律的假想态的化学势
              • 3.用物质的量浓度cB表示的化学势
                • • 为cB=1 mol/dm3时仍符合亨利定律的假想态的化学势
                  • Cθ——标准物质的量浓度 单位mol*dm-3
              • 总结
  • 真实溶液
    • 溶剂的化学势
      • 不遵守拉乌尔定律
    • 溶质的化学势
      • 不遵守亨利定律，用活度系数矫正
        • 活度系数无量纲
      • 三个μ一样，但标准态不一样
        • 、
• 总结
• 依数性，蒸气压、凝固点、渗透
  • 蒸气压下降
    • 同一温度下，纯溶剂的蒸气压力与溶液的蒸气压力之差叫做溶液的蒸气压下降。
    • 例： 同一温度下，溶有难挥发溶质B的溶液中，溶剂A的蒸气压力总是低于纯溶剂A的蒸气压力。
  • 依数性
    • 定义：指定溶剂的类型和数量后，这些性质只取决与所含溶质粒子的数目，而与溶质的本性无关。这里只讨论粒子是分子的情况。
    • 溶于溶剂的现象
      • 1、蒸气压下降
        • 稀溶液溶剂遵守拉乌尔定律
      • 2、沸点升高
        • 稀溶液：
      • 3、凝固点降低
        • 凝固点：固-液两相平衡共存时的温度
        • 理想溶液：
        • 稀溶液：
      • 4、渗透压：溶液和纯溶剂之间产生渗透压
        • 渗透现象
          • 半透膜：能通过溶剂分子而不能通过溶质分子
        • 渗透压（π）
          • • 平衡时，溶液中溶剂的化学势与p* 压力下纯溶剂的化学势相等
          • 理想溶液：
          • 稀溶液：
        • 反渗透
          • 若在溶液一侧外加一个大于渗透压的外压时，溶剂可从溶液向溶剂渗透或从浓溶液向稀溶液渗透的现象。
        • 等渗：与血浆渗透压相等
        • 等张：与红细胞张力相等
• 化学势
  • 化学势的分类
    • 狭义化学势
      • 定义：偏摩尔吉布斯自由能
      • （组成变化或开放的均相系统）
    • 广义化学势
      • • 多组分均相系统发生微小 变化，取全微分
      • 定义
        • 保持特征变量和除B以外其它组分不变，某热力学函数随其物质的量 nB的变化率称为化学势。
          • 注意
            • 1.不是任意热力学函数对nB的偏微商都称作化学势，要注意下角条件。
            • 2.只有用吉布斯能表示的化学势才是偏摩尔量。
  • 多组分系统的热力学基本方程
    • 前提：W'=0
    • 方程
      • • 判别过程的方向
          • 条件：等温等压非体积功为零
          • 单组分相系统
          • 多组分相系统
            • 结论：物质的化学势是决定物质传递方向和限度
    • 相平衡
      • 单组分相平衡
        • 等温、等压
        • α相到β相
          • 系统达到平衡
          • 自发过程若＞0，反向自发
      • 多组分相平衡
        • [T]、[P] 、任意组分B在各相中的化学势必须相等
        • • 反应方向的判据
            • • ＜0 正向自发进行
              • =0平衡
              • >0反向自发进行
  • 偏摩尔吉布斯自由能
  • 溶液组成的3种表示方法
    • 1.物质的量分数xB
    • 2.质量摩尔浓度mB
    • 3.物质的量浓度cB
• 偏摩尔量
  • 多组分系统的偏摩尔量
    • X为V，U，H，S，A，G等广度性质
      • 偏摩尔量
    • 物理意义
      • 1.在等温等压条件下，在一定浓度的有限量溶液中，加入dnB的B物质（此时系统的浓度几乎保持不变）所引起系统广度性质X随该组分的量的变化率；
      • 2.在等温等压条件下，往一定浓度大量溶液中加入1 mol的物质B（此时系统的浓度仍可看做不变）所引起系统广度性质X的变化量。
    • 注意
      • 只有广度性质才有偏摩尔量，偏摩尔量是强度性质
      • 纯物质的偏摩尔量就是它的摩尔量
      • 任何偏摩尔量都是T、P和组成的函数
  • 偏摩尔量的集合公式
    • 前提：多组分系统中各物质的比例不变，偏摩尔量不变，n改变
    • 例
      • 两组分系统，体积值