第4章_多组分系统热力学

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第四章 多组分系统热力学及其在溶液中的应用p/PaR

p ghp

p = kx,B xB 服从Henry定律

h

W

p P稀溶液

纯B

纯溶剂* pB = pB xB

A

实际曲线 xA xB

* A

A半透膜

B

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第四章

多组分系统热力学及其在溶液中的应用 引言 多组分系统的组成表示法 偏摩尔量 化学势 气体混合物中各组分的化学势 稀溶液中的两个经验定律 理想液态混合物 理想稀溶液中任一组分的化学势 稀溶液的依数性 Duhem-Margules公式 活度与活度因子

§4.1 § 4.2 § 4.3 § 4.4 § 4.5 § 4.6 § 4.7 § 4.8 § 4.9 *§ 4.10 § 4.11

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多组分系统热力学及其在溶液中的应用

*§ 4.12 渗透因子和超额函数 § 4.13 分配定律——溶质在两互不相溶液相中的分配

*§ 4.14 *§ 4.15

理想液态混合物和理想稀溶液的微观说明 绝对活度

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§4.1多组分系统

引言

两种或两种以上的物质(或称为组分)所形 成的系统称为多组分系统。

多组分系统可以是均相的，也可以是多相的。(1)混合物(mixture) 多组分均匀系统中，各组分均可选用相同的方 法处理，有相同的标准态，遵守相同的经验定律， 这种系统称为混合物。 混合物有气态、液态和固态之分。

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(2)溶液(Solution) 含有一种以上组分的液体相或固体相称之。溶 液有液态溶液和固态溶液之分，但没有气态溶液。 溶剂(solvent)和溶质(solute)

如果组成溶液的物质有不同的状态，通常将液态物质称为溶剂，气态或固态物质称为溶质。 如果都具有相同状态，则把含量多的一种称为 溶剂，含量少的称为溶质。 溶剂和溶质要用不同方法处理，他们的标准态、 化学势的表示式不同，服从不同的经验定律。

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溶质有电解质和非电解质之分，本章主要讨

论非电解质所形成的溶液。 如果在溶液中含溶质很少，这种溶液称为稀溶液，常用符号“∞”表示。 多种气体混合在一起，因混合非常均匀，称为 气态混合物，而不作为气态溶液处理。

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§4.2

多组分系统的组成表示法

在均相的混合物中，任一组分B的浓度表示 法主要有如下几种： 1.B的质量浓度 2. B的质量分数 3. B的浓度

4. B的摩尔分数

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§4.2

多组分系统的组成表示法

1. B的质量浓度 B

B

def

m(B) / V

即用B的质量 m(B) 除以混合物的体积V,

B

的单位是：

kg m

3

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§4.2

多组分系统的组成表示法wB

2. B的质量分数

wB

def

m (B) mAA

即B的质量 m(B)与混合物的质量之比

wB

的单位为1

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§4.23. B的浓度

多组分系统的组成表示法

cBdef

(又称为 B的物质的量浓度)

cB

nB V 3

即B的物质的量与混合物体积V的比值

cB 单位是

mol m

但常用单位是 mol dm 3

cB [B]

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§4.2

多组分系统的组成表示法

4. B的摩

尔分数

xB

xB

def

nB nAA

即指B的物质的量与混合物总的物质的量之比 称为B的摩尔分数，又称为物质的量分数。

摩尔分数的单位为1 气态混合物中摩尔分数常用

yB 表示P206 例1

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在溶液中，表示溶质浓度的方法有： (1)溶质B的质量摩尔浓度mB

mB

def

nB m (A)

mB bB

溶质B的物质的量与溶剂A的质量之比称为 溶质B的质量摩尔浓度。

质量摩尔浓度的单位是 mol kg 1 这个表示方法的优点是可以用准确的称重法 来配制溶液，不受温度影响，电化学中用的很多

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在溶液中，表示溶质浓度的方法有： (2)溶质B的摩尔比 rB

rB

def nB

nA

溶质B的物质的量与溶剂A的物质的量之比 溶质B的摩尔比的单位是1

P206 例2

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§4.3 偏摩尔量偏摩尔量的定义偏摩尔量的加和公式 *偏摩尔量的求法 Gibbs-Duhem公式—— 系统中偏摩尔量之间的关系

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§4.3 偏摩尔量多组分系统与单组分系统的差别 单组分系统的广度性质具有加和性 若1 mol单组分B物质的体积为 则2 mol单组分B物质的体积为* Vm,B * 2 Vm,B

而1 mol单组分B物质和1 mol单组分C物质混合, 得到的混合体积可能有两种情况：* * (1) V 1 mol Vm,B 1 mol Vm,C

形成了混合物 形成了溶液

* * (2) V 1 mol Vm,B 1 mol Vm,C

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1. 偏摩尔量的定义在多组分系统中，每个热力学函数的变量就

不止两个，还与组成系统各物的物质的量有关设系统中有 1,2,3, , k 个组分 系统中任一容量性质Z(代表V,U,H, S,A,G等)除了与温度、压力有关外，还与 各组分的数量有关，即

Z Z (T , p, n1 , n2 , , nk )如果温度、压力和组成有微小的变化，则 系统中任一容量性质Z的变化为：