第八次课多组分多相系统热力学1102.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ?注意： 1 pB为组分B在气体中的分压。 2 溶质在气相和在溶液中的分子状态必须相同。 3 浓度越稀，对亨利定律符合的越好。对气体溶质，升高温度或降低压力，降低了溶解度，能更好服从亨利定律。 在稀溶液中，溶剂符合Raoult定律，溶质符合Henry定律。 3. 理想液态混合物 定义： 若溶液中溶质和溶剂能按任意比例互溶，并且溶质和溶剂在整个浓度变化范围内(xB = 0? xB = 1)都服从拉乌尔定律，则这样的溶液称为理想溶液，也称为理想液态混合物 理想液态混合物微观特征： 1.理想液态混合物中各组分的分子是如此相似，以致它们之间的相互作用力完全相同，与各组分在混合前纯组分的分子间作用力相同(或几近相同) 2.因为分子间作用完全相同，当混合时，不会产生热效应和体积变化 3. 各组分的挥发能力与相应的纯液体完全一样，只是单位体积中溶剂分子数比纯溶剂的少，所以服从拉乌尔定律 (1)光学异构体 (2)同位素化合物 (3)紧邻同系物 可以看做理想液态混合物的有： 4. 理想液态混合物的化学势 理想液态混合物在温度T，压力p下与其蒸气呈平衡，则有： pB=p*B xB m B(g) xB m B(l) 理想气体 混合物 理想液态 混合物 平衡(T,p) （Raoult’s law） 当xB=1，理想液态混合物变成纯组分B液体， ?讨论： B(l),T,p pure B(l),T,pθ pure 5. 理想稀溶液 定义： 一定温度下，溶剂和溶质分别服从拉乌尔定律和亨利定律的无限稀溶液称为理想稀溶液 理想稀溶液微观特征： a.各组分的分子间有不同的相互作用，分子大小也不同，但溶剂分子和溶质分子的周围几乎全是溶剂分子 溶剂分子所处的环境与纯溶剂中几乎相同，只是单位体积中的溶剂分子数比纯溶剂的少，所以服从拉乌尔定律 溶质分子所处的环境与纯溶质中不同，但对不同浓度的稀溶液，溶质分子所处的环境却几乎相同（周围全是溶剂分子），只是单位体积中的溶质分子数目不同，所以服从亨利定律 c.由于溶剂和溶质服从不同的规律，因此在热力学处理时用不同的标准态，用不同的方法 b.由于相互作用不同，当混合时将产生热效应与体积变化 2.若溶质不挥发 (3)理想稀溶液的气液平衡： 1.对溶剂，溶质都挥发的二组分理想稀溶液 a. 溶剂A的化学势 溶剂A服从拉乌尔定律，化学势的表达式与理想液态混合物相同。 (4)理想稀溶液中溶剂和溶质的化学势 由 所以 溶质B在气相中的分压可由亨利定律计算，因亨利定律有不同的表达形式，所以溶质的化学势也有不同的表达形式 b. 溶质B的化学势 当气液两相达平衡时 ： 简写为： 1 用摩尔分数表示 令 得 将假想态的压力校正到标准压力 得到用摩尔分数表示的溶质B的化学势 2 用质量摩尔浓度表示分压 3 用物质的量浓度表示分压 6. 非理想液态混合物和非理想稀溶液 （1） 非理想液态混合物各组分的化学势 非理想液态混合物中组分B的活度aB和活度系数 γB 定义如下： 非理想液态混合物中组分B的蒸汽压与活度aB满足拉乌尔定律，组分B的化学势为： 或 代入得： 简写为： （2） 非理想溶液的化学势（自学） 化学势表示小结 理想液态混合物 理想稀溶液，溶剂 理想稀溶液，溶质 关于化学势部分的考试要求 化学势随温度、压力的变化 理想气体化学势的解析表达式 压缩因子、临界参数的概念 逸度、活度的概念 拉乌尔定律、亨利定律 理想液态混合物、理想稀溶液 作业：2-4，2-9，2-10 * * * * * * * * * * * 1. Maxwell关系式 复习 倒置关系 例 证明 证明 2.偏摩尔量的定义 复习 3.偏摩尔量的集合公式 4.Gibbs-Duhum公式 5.化学势的定义 化学势在判断相变化和化学变化的方向和限度方面有重要作用 6. 多组分单相系统热力学基本公式 7.多组分多相系统热力学公式 8.化学势与温度、压力的关系 9. 相变过程自发性的化学势判据 由于化学势的重要性，无论对于理论研究还是实际应用，都需要建立化学势的解析表达式 本节课正题——气体、液体、固体化学势的解析表达式 §2-2 气体组分的化学势 1.单组分理想气体 2.多组分理想气体 3.真实气体 4.混合真实气体 理想气体的化学势 (1).单组分理想气体的化学势 这是纯理想气体化学势的表达式，是T，p的函数 (2).多组分理想气体中各组分的化学势 (3).纯真实气体的化学势 CH4 H2 CO p pVm 对于非理想气体