物理化学简明教程第四版.ppt1

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1、混合物和溶液由两种或两种以上的物质组成的系统称为多组分系统.多组分系统可以是单相的,也可以是多相的.多组分单相系统是由两种或两种以上的物质以分子大小的微粒相互均匀混在一起所形成的单相系统,可以是固相,液相或气相.为了在热力学上讨论或处理问题方便起见,把多组分系统分为两大类:混合物和溶液.混合物是指多组分均相系统中的任一组分,在热力学上都可以用相同的方式进行处理,它们有相同的标准态,有相同的化学势表达式,服从相同的经验定律等。即组分之间的性质十分相似,可以按任意比例混合,对任一组分热力学的处理结果也适用于其他组分。如空气

2、,对二甲苯和邻二甲苯,金和银的合金等。溶液溶液是指多组分均相系统中,各个组分在热力学上有不同的处理方法,它们有不同的标准态,有不同的化学势表达式,分别服从不同的经验定律。通常当气体或固体溶于液体所形成的均相系统,将气体或固体称为溶质,将液体称为溶剂.如氨水,蔗糖水。如果一种或多种液体溶入另一种液体形成的均相系统,把量少的称为溶质,量多的称为溶剂.如酒精-水系统。如果溶质以离子的形式与溶剂分子均匀混合形成溶液,称为电解质溶液.如NaCl溶液。本章主要讨论液态的非电解质溶液。热力学中混合物与溶液的区别多组分均匀系统中，溶剂

3、和溶质不加区分，各组分均可选用相同的标准态，使用相同的经验定律；在溶液中，在研究方法上对溶质和溶剂是不同的，这是因为溶质与溶剂性质差别大，二者的标准态、参考态及化学势表达式等均不相同。多组分系统组成的表示法描述多组分系统的状态，除了温度、压力外，还需要系统中各组分B的物质的量nB。而更常用的是相应的强度性质，即组成。在非电解质溶液中，溶质B的浓度表示法主要有如下四种：1.物质的量分数xB（对气体混合物，常用yB表示）xB的量纲为一，单位为1。显然，∑xB＝1。多组分系统组成的表示法2.质量摩尔浓度bB或mB3.物质的量

4、浓度cB溶质B的物质的量nB与溶剂A的质量WA之比称为溶质B的质量摩尔浓度，单位:mol·kg－1。标准质量摩尔浓度1bø=1mol·kg－1溶质B的物质的量nB与溶液体积V的比值称为溶质B的物质的量浓度，或称为溶质B的浓度.单位:mol·m－3，常用单位:mol·dm－3。1000mol·m－3=1mol·dm－3标准物质的量浓度1cø=1mol·dm－3多组分系统组成的表示法4.质量分数wB溶质B的质量与溶液总质量之比称为溶质B的质量分数，单位为1。生理盐水：wNaCl＝0.9%海水：wNaCl3%浓盐酸：wHC

5、l36.5%不同组成的换算和近似计算偏摩尔量单组分系统与多组分系统的区别单组分系统,将组成nB看作是常数,所以在四个热力学基本方程中只涉及两个变量,用这两个变量就能描述系统的状态.为了区别以后的多组分系统,把单组分系统中的广度性质如V,U,H,S,A,和G都在右上角标上*号—V*,U*,H*,S*,A*,和G*.对于多组分系统,各物质的量nB也成为决定系统状态的一个变量,它直接影响到一些广度性质的数值.在多组分系统中，质量以及物质的量等于各个组分在纯态时之和，其它广延性质不一定如此。如：W=nAMA*+nBM*；n=

6、nA+nB；VnAVm,A*+nBVm,B*；SnASm,A*+nBSm,B*；HnAHm,A*+nBHm,B*；GnAGm,A*+nBGm,B*；单组分系统与多组分系统的区别简单系统的热力学理论不适用于有相变和化学反应的系统。需要将其推广到复杂系统.复杂系统的热力学性质不是系统中各组分相应性质的简单加合。多组分系统的广延性质，不但是温度、压力的函数，还与组成系统的各组分的物质的量有关。如纯液体混合形成溶液时,系统体积的变化：50ml的水和50ml的乙醇混合：V总96ml而不是体积的简单加合100ml.偏摩尔

7、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X代表V，U，H，S，A，G等广度性质，则对多组分系统有：X＝f(T，p，n1，n2，…，nk)当T，p及组成产生无限小的变化时，广延性质X相应地有微小的变化：偏摩尔量的定义在等温等压下，上式写成：式中XB称作物质B某种广延性质X的偏摩尔量。令则得：若系统中只有一种组分，即纯物质，偏摩尔量XB就是B物质的摩尔量XB*（打*号表示纯物质量）。使用偏摩尔量时应注意：1.偏摩尔量的含义是：在等温、等压、保持B物质以外的所有组分的物质的量

8、不变的条件下，改变dnB所引起广度性质X的变化值，或在等温、等压条件下，在大量的定组成系统中加入单位物质的量的B物质所引起广度性质X的变化值。2.只有广度性质才有偏摩尔量，而偏摩尔量是强度性质。3.纯物质的偏摩尔量就是它的摩尔量，对于纯物质：XB=X*m。4.任何偏摩尔量都是T，p和组成nB的函数。5.指某种物质在某一特定相态，整