导图社区 物理化学-化学热力学
物理化学-化学热力学，内容有化学反应的焓变、化学反应的熵变、化学反应的方向和限度、反应耦合与同时化学平衡、 化学平衡的相关计算，参考自天大物化教材
含电阻率（四探针等）、扩展电阻、CV、霍尔效应、深能级、复合寿命测量的基本原理、技术与示例，适合半导体材料领域小白。
参考自南开大学《结构化学》视频课程，内容包括量子力学基础、原子结构、分子结构、共轭体系和休克尔分子轨道处理方法，适合材料人参考。
参考自刘恩科等编著的《半导体物理学》，在完整的半导体中，电子的能谱是一些密集的能级组成的带（能带），能带与能带之间被禁带隔开。在每个能带中，电子的能量E可表示成波矢的函数E(k)。在绝对零度时，完全被电子充满的最高能带，称为价带，能量最低的空带称为导带。
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第14章DNA的生物合成读书笔记
化学热力学
化学反应的焓变
反应进度
对任一反应：0=SnB x=nB(t)-nB(0)/nB
同一化学反应，x与选用哪种物质无关 但因方程式写法不同，nB不同，因而反应进度也不同
优点
在反应进行到任意时刻，可以用任一反应物或产物来表示反应进行的程度，所得的值都是相同的
注意
反应进度必须与化学反应计量方程相对应
标准摩尔反应焓（变）
标准摩尔生成焓（变）
定义
标准压力（100kPa)下，在反应温度时，由稳定的单质生成标准状态下1mol一定相态的化合物的焓变
formation
说明
没有规定温度，一般298.15K时的数据可查
生成焓只是个相对值，稳定单质的标准摩尔生成焓等于0
计算标准摩尔反应焓
产物减去反应物（要考虑化学计量数）
标准摩尔燃烧焓（变）
在温度T的标准状态下，1mol指定相态的物质B完全氧化成相同温度下指定产物时的标准摩尔反应焓变
一般298.15K可查
combustion
反应物减去产物（要考虑化学计量数）
反应焓变与温度的关系
注意:是摩尔反应等压热容，有下标“r”
相变焓（以蒸发焓为例）
若知道DvapHm(T1)及Cp,m(g)和Cp,m(l)的数值，则可求得另一温度T2下B的摩尔蒸发焓DvapHm（T2)
DvapHm随温度而变的原因在于Cp,m(g)和Cp,m(l)不等
等容反应热与等压反应热 （同一个反应式）
注意事项
等容反应热在数值上等于反应的热力学能变化
等压反应热在数值上等于反应的焓变
当系统进行1mol反应时，系统的热力学能变化 称为反应的摩尔热力学能变化，用DrUm表示
W‘=0
二者关系
注意：此式针对的是摩尔反应~，须除以反应进度x
ps.若要估算反应可以达到的最高温度，则要设计为绝热条件
化学反应的熵变
热力学第三定律
纯物质完美晶体在0 K时的熵值为零 S*（完美晶体，0K）=0J/K
规定熵
规定在0 K时完美晶体的熵值为零，从0K到温度T进行积分，这样求得的熵为规定熵。 若0K到T之间有相变，则积分不连续
Sm*（B，T)——物质B在温度T时的规定摩尔熵，也叫绝对熵
标准熵
从规定在0K时完美晶体的熵值为零出发，计算纯物质处于标准态的温度下时的熵值
标准摩尔熵变
当反应系统中各物质都处于标准态，反应进度为1mol时的熵变，用右式表示
计算
298.15K时，各物质标准摩尔熵可查 产物减去反应物
相变过程
可逆相变
可逆相变是指在无限接近相平衡条件下进行的相变化
纯物质的可逆相变均具有恒温、恒压的特点，所以该条件下相变过程的热就是相变焓
不可逆相变
须在相同的始末态间设计可逆过程来计算
反应熵变与温度的关系
化学反应的方向和限度
反应的自发性判据（G判据）
三者均可以作为自发性判据
已知G关于x的图像
知道与G相关的其他热力学量
知道各组分化学势
相变过程的自发性判据
从化学势高的一方向低的一方转移
反应耦合与同时化学平衡
同时平衡
若某些组分同时参加二个或二个以上独立的化学反应，当系统达平衡时称为同时平衡
反应耦合
化学平衡的相关计算
化学平衡
随着反应推动力下降®0时，反应达到最大限度，这时系统的组成也不再改变
平衡转化率a
某反应物在给定条件下达到平衡时，有百分之多少转化为产物（包括主产物及副产物）
最高转化率：达到平衡时A的转化率
气相反应的化学平衡
理想气体
压力商
非理想气体
逸度商
液相反应的化学平衡
理想溶液
浓度商
当P与Pq相差不大时，可进行进一步校正
非理想溶液
活度商
多相反应的化学平衡
同时有气体、液体、固体参与的反映
假设
气体作为理想气体处理
液体作为理想液体处理
浓度压力商
标准平衡常数
（恒温恒压且W’=0）
平衡常数与化学计量数有关
成指数关系
由定义式计算
由标准摩尔吉布斯自由能计算
由相关反应的标准平衡常数之间的关系计算（盖斯定理）
（气体）平衡常数的不同表示法 （经验平衡常数）
分压
浓度
摩尔分数
物质的量
它们与标准平衡常数的关系
标准平衡常数是无量纲的物理量
标准平衡常数表达式与化学反应计量式相对应
代入标准平衡常数表达式中的数值为平衡状态下各物质的相对浓度或相对分压
标准平衡常数的数值与系统的浓度无关，仅仅是温度的函数
多重平衡规则。应用多重平衡原则，可以由已知的标准平衡常数预测未知反应的标准平衡常数
影响化学平衡的因素
温度
（Van't Hoff方程）
影响标准平衡常数
上式可以在已知某一反应T1、T2和K1时求K2 下式可以用图像法求标准摩尔反应焓
压力
影响经验平衡常数Ky
加压使反应向（气体）化学计量数和减小的方向进行
减压使反应向（气体）化学计量数和增大的方向进行
若（气体）化学计量数和为0，则压力不影响化学平衡
惰性组分
等效影响压力，经验平衡常数Kn
恒压下加入惰性气体的作用相当于总压降低，因而有利于反应分子数增加的反应。 对反应分子数减少的反应，惰性气体的存在是不利的
物料变化
改变压力商
增加反应物将使得平衡向生成产物的方向移动 增加产物将使平衡向生成反应物的方向移动
