第四章-多组分系统热力学(第五版)

第四章多成分系统热力学，广东工业大学轻化学院，常见系统是多成分系统和相组成变化的系统。 多成分封闭系统内相的组成发生变化是因为发生了相变和化学变化。 多组分体系可以是单相的，也可以是多相的。 在多相系统中，可以将其分为几个多成分单相系统。 因此，从多组分单相系统的热力学进行研究。 多组分单相体系可分为混合物和溶液。 对于混合物中的任意成分选择了同样的标准状态的研究，对溶液将成分分为溶剂和溶质，对两者选择了不同的标准状态的研究。 今后除非另有说明，混合物为液态混合物，溶液为液态溶液。 混合物分为理想混合物和真混合物，溶液分为理想稀溶液和真溶液。 偏摩尔量、理想混合物的体积等于各成分的摩尔体积与其物质的量之积。 实际混合物的体积在混合前后变化，即物质b的偏摩尔体积、实际的液态混合物的体积等于各成分的偏摩尔体积与该物质的量的乘积之和。 注意： VB、VC也会因组成而变化。 在温度、压力、成分b以外的各成分的物质的量不变化的条件下，将宽度x相对于成分b的物质的量nB的变化率XB称为b的偏摩尔量。 在一定温度的压力下，某种组成的混合物的任意一种宽度等于形成该混合物的各成分在该组成中的偏摩尔量与该物质的量之积的和。 吉布斯-杜海姆方程，偏摩尔量的关系，化学势，混合物中成分b的偏摩尔吉布斯函数GB也称为b的化学势。 多组分多相系统的热力学公式见第172页。 化学势的标准和应用实例在恒温恒定电压下任一物质b在两相中具有相同的分子形式，但化学势不同时，相变自发发展的方向必然从化学势高的一相向化学势低的一相，即化学势减少的方向变化。 气体成分的化学势、气体的标准状态是标准压力100kPa下具有理想气体性质的纯气体。 温度没有规定。 这种状态下的化学势称为标准化学势。 纯理想气体的化学势、理想气体混合物中任意成分的化学势、纯气体的化学势、真气体混合物的化学势、逸度和逸度因子、理想气体的逸度因子始终等于1 . 注意：标准状态和状态的差异。 逸度因子的计算和一般化逸度因子图，当真实气体混合物的体积具有加性时，混合气体中成分b的逸度因子等于混合气体温度和总压下单独存在时的逸度因子。 路易斯兰德的逸出度规定，实际气体混合物中成分b的逸出度等于混合气体的温度和总压力下单独存在时的逸出度与混合物中成分的摩尔分数的乘积。 路易斯兰德尔的逸闻规则。 劳尔定律是，在一定温度下向纯溶剂a中加入溶质b，无论溶质是否挥发，溶剂a在气相中的蒸汽分压pA都会下降。 稀溶液中溶剂的蒸汽压等于同一温度下纯溶剂的饱和蒸汽压与溶剂的摩尔分数的乘积。 劳尔定律。 任何成分在所有组成范围内都将符合劳尔定律的液态混合物定义为理想的液态混合物。 亨利定律在一定温度下气体在液体溶剂中的溶解度与气体压力成正比，该定律也适用于稀溶液中的挥发性溶质。 在某一温度下，稀溶液中挥发性溶质在气相中的平衡分压与溶液中的摩尔分数(或质量摩尔浓度、物质的量浓度)成正比。 比例系数称为亨利系数。 劳尔定律与亨利定律的对比，理想的液态混合物，如果液态混合物的任何成分在所有组成范围内都符合劳尔定律，则该混合物称为理想的液态混合物，简称理想的混合物。气液平衡时，任意成分b的化学势、理想液态混合物的混合性质、理想稀溶液、理想稀溶液，即无限稀溶液是指溶质的相对含量为零的溶液。 该溶液中溶质分子间的距离非常远，各个溶剂分子和溶质分子周围几乎没有溶质分子，完全是溶剂分子。 溶剂的化学势，溶剂的标准状态为温度t、标准压力下的纯液体。 溶质的化学势、溶质的化学势式应用实例分配规律、能量分配规律：在一定温度、压力下溶质共存的两个不相互溶液体之间平衡时，当形成理想的稀溶液时，溶质在两个液相中的质量摩尔浓度之比一定。 活性度和活性度因子、渗透因子、稀溶液的依赖性、溶剂的蒸汽压、凝固点、沸点和渗透压的数值只是与溶质的质量点数有关而与其性质没有关系，这些性质称为依赖性。 在b和a不形成固体溶液的条件下，在溶剂a中溶解少量溶质b而成为稀溶液时，固体a从溶液中析出的温度，即溶液的凝固点比纯溶剂在相同外压下的凝固点低。 凝固点降低(析出固体纯溶剂)，ao*线是固体纯a蒸气压曲线，o*c*是液态纯a蒸气压曲线. 两者与o*相交。 相应的温度为凝固点。 由于溶液中a的蒸气压比相同温度下的纯液体a的蒸气压低，所以溶液a的蒸气压曲线oc处于o*c*之下。 沸点高(溶质不挥发)，渗透压、一定温度下，溶剂通过半透膜使溶液液面上升，达到平衡。 渗透平衡。 水中毒如人体液过度稀释，血液中的钠浓度会大幅度降低。 钠是身体必需的基本矿物之一，对于传导脑和肌肉的神经脉冲非常重要。 身体通过吸收和排出血液中的水分来调节钠浓度。 血钠浓度过高的话，水分会从细胞流到血液中，提高血压。 水分从脑细胞流向血液，大脑就会收缩，引起头晕和癫痫。 血钠