物理化学冶金上册培训讲学.ppt

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1、物理化学冶金上册偏摩尔量体积偏摩尔量体积恒温恒压恒温恒压组分不变组分不变 真实液态混合物的体积等于形成混合物真实液态混合物的体积等于形成混合物各组分的偏摩尔体积与各组分的物质的量乘各组分的偏摩尔体积与各组分的物质的量乘积之和。积之和。偏摩尔量偏摩尔量 在由组分在由组分B,C,D,B,C,D,形成的混合系统中，形成的混合系统中，任一广度量任一广度量X X是是T,p,nT,p,nB B,n,nC C,n,nD D,的函数，即的函数，即偏摩尔量偏摩尔量使用偏摩尔量时应注意：使用偏摩尔量时应注意：1.1.只有广度性质才有偏摩尔量，而偏摩尔量只有广度性质才有偏摩尔量，而偏摩尔量 是强度性质。是强度性质。

2、2.2.纯物质的偏摩尔量就是它的摩尔量。纯物质的偏摩尔量就是它的摩尔量。3.3.任何偏摩尔量都是任何偏摩尔量都是T T，p p和组成的函数。和组成的函数。偏摩尔内能偏摩尔内能偏摩尔焓偏摩尔焓偏摩尔熵偏摩尔熵偏摩尔亥姆霍兹函数偏摩尔亥姆霍兹函数偏摩尔吉布斯函数偏摩尔吉布斯函数 只有广度量才有偏摩尔量。只有广度量才有偏摩尔量。恒温恒压恒温恒压除以除以而而则则吉布斯杜亥姆吉布斯杜亥姆方程方程若为二元组分混合物若为二元组分混合物 可见在恒温恒压下，当混合物的组成发生可见在恒温恒压下，当混合物的组成发生微小变化时，如果一组分的偏摩尔量大，则微小变化时，如果一组分的偏摩尔量大，则另一组分的偏摩尔量必然减小

3、，且增大与减另一组分的偏摩尔量必然减小，且增大与减小的比例与混合物中两组分的摩尔分数成反小的比例与混合物中两组分的摩尔分数成反比。比。化学势化学势 保持温度、压力和除B以外的其它组分不变，体系的Gibbs自由能随 的变化率称为化学势，所以化学势就是偏摩尔Gibbs自由能。化学势在判断相变和化学变化的方向和限度方面有重要作用。在多组分单相体系中体系任一广度性质，可看作：在多组分单相体系中体系任一广度性质，可看作：多组分单相体系：多组分单相体系：代入代入展开展开同理同理多组分多相体系：多组分多相体系：多组分多相体系：多组分多相体系：化学势判据化学势判据自发自发平衡平衡恒温恒温恒容恒容自发自发平衡平

4、衡恒温恒温恒容恒容化学势判据化学势判据自发自发平衡平衡恒温恒温恒容恒容自发自发平衡平衡恒温恒温恒容恒容化学势判据的具体应用化学势判据的具体应用(1)(1)具体化学反应具体化学反应自发向右自发向右平衡平衡自发向左自发向左(2)(2)两相平衡两相平衡自发自发自发自发两相平衡两相平衡在恒温恒压，在恒温恒压，反应、相变化反应、相变化自发过程：由高化学势自发过程：由高化学势 低化学势低化学势 平衡：化学势相等平衡：化学势相等恒温恒压恒温恒压4.3 4.3 气体组分的化学势气体组分的化学势(1)(1)理想气体的化学势理想气体的化学势化学势表达化学势表达基准基准-气体标准态气体标准态温度为温度为T T压力为

5、压力为理想气体理想气体-气体标准化学势气体标准化学势(a)a)纯理想气体的化学势纯理想气体的化学势纯理想气体纯理想气体将将1 1molmol理想气体从理想气体从 变到变到 ：积分积分(b)b)混合气体某一组分混合气体某一组分B B的化学势的化学势B B组分分压力组分分压力B B组分分压力为标准压力时的化学势组分分压力为标准压力时的化学势(c)c)纯真实气体的化学势纯真实气体的化学势为该温度下纯真实气体的摩尔体积，为该温度下纯真实气体的摩尔体积，它是压力的函数。它是压力的函数。表示同样温度压力下真实气体表示同样温度压力下真实气体 的摩尔体积与理想气体的摩尔的摩尔体积与理想气体的摩尔 体积之差。体

6、积之差。因因(d)d)真实气体任一组分的化学势真实气体任一组分的化学势表示真实气体混合物中组分表示真实气体混合物中组分B B 在同样温度在同样温度T T及总压及总压p p下的偏摩下的偏摩 尔体积与理想气体摩尔体积之尔体积与理想气体摩尔体积之 差。差。4.4 4.4 拉乌尔定律和亨利定律拉乌尔定律和亨利定律拉乌尔定律拉乌尔定律（Raoults LawRaoults Law）1887 1887年，法国化学家年，法国化学家拉乌尔拉乌尔在多次实验的在多次实验的基础上总结出：基础上总结出：定温下，在稀溶液中，溶剂的定温下，在稀溶液中，溶剂的蒸气压等于纯溶剂的饱和蒸气压乘以溶液中溶蒸气压等于纯溶剂的饱和蒸

7、气压乘以溶液中溶剂的物质的量分数。剂的物质的量分数。用公式表示为：用公式表示为：在同样温度下纯溶剂的饱和蒸气压在同样温度下纯溶剂的饱和蒸气压为溶液中溶剂的摩尔分数为溶液中溶剂的摩尔分数如果溶液中只有如果溶液中只有A A，B B两个组分，则两个组分，则 所以所以拉乌尔定律拉乌尔定律也可描述为：也可描述为：溶剂蒸气压溶剂蒸气压的降低值与纯溶剂饱和蒸气压之比等于溶质的的降低值与纯溶剂饱和蒸气压之比等于溶质的物质的量分数。物质的量分数。实际上只有实际上只有溶液很稀时溶液很稀时才能遵守才能遵守拉乌尔定拉乌尔定律律。因为只有溶液很稀时，溶质的分子很少，。因为只有溶液很稀时，溶质的分子很少，溶质分子与溶剂分

8、子之间的作用力才能很小，溶质分子与溶剂分子之间的作用力才能很小，已至可以忽略，已至可以忽略，只有这样，溶剂的蒸气压才能只有这样，溶剂的蒸气压才能与它本身在溶液中的分子数成正比，而与溶质与它本身在溶液中的分子数成正比，而与溶质的本性无关的本性无关。亨利亨利定律（定律（Henrys LawHenrys Law）18031803年英国化学家年英国化学家HenryHenry根据实验总结出另一条根据实验总结出另一条经验定律：经验定律：定温下，稀溶液中挥发性溶质的平定温下，稀溶液中挥发性溶质的平衡分压与溶液中溶质的物质的量分数成正比。衡分压与溶液中溶质的物质的量分数成正比。用公式表示为：用公式表示为：B

9、B的摩尔分数的摩尔分数质量摩尔浓度质量摩尔浓度摩尔浓度摩尔浓度使用亨利定律应注意：使用亨利定律应注意：(1)式中式中PB为挥发性溶质的平衡分压为挥发性溶质的平衡分压。若有几种气体。若有几种气体溶于某溶剂，在总压不大时，亨利定律分别适用于每溶于某溶剂，在总压不大时，亨利定律分别适用于每一种气体。一种气体。.(3)溶液浓度愈稀，对亨利定律符合得愈好溶液浓度愈稀，对亨利定律符合得愈好。对气体。对气体溶质，升高温度或降低压力，都可降低溶解度，所溶质，升高温度或降低压力，都可降低溶解度，所以能更好地服从亨利定律。以能更好地服从亨利定律。(2)溶质在气相和在溶液中的分子状态必须相同。溶质在气相和在溶液中的

10、分子状态必须相同。如如 ，在气相为，在气相为 分子，在液相为分子，在液相为 和和 ，则亨，则亨利定律不适用。利定律不适用。(4)温度不同，亨利系数不同温度不同，亨利系数不同。温度升高，挥发性溶。温度升高，挥发性溶质的挥发能力增强，恒利系数增大。质的挥发能力增强，恒利系数增大。亨利定律与拉乌尔定律比较：亨利定律与拉乌尔定律比较：1.1.适用对象不同；适用对象不同；拉乌尔定律适用于溶剂拉乌尔定律适用于溶剂A;A;亨利定律适用于挥发性溶质亨利定律适用于挥发性溶质B;B;2.2.它们都仅适用于稀溶液；它们都仅适用于稀溶液；3.3.亨利定律：要求挥发性溶质在气、液相存在亨利定律：要求挥发性溶质在气、液相

11、存在 形式都一样。形式都一样。溶质符合溶质符合亨利定律亨利定律溶剂符合溶剂符合拉乌拉乌尔尔定律定律4.5 4.5 理想液态混合物理想液态混合物1.1.定义及模型定义及模型分子间作用力：相同分子间作用力：相同 分子大小：相同分子大小：相同模型模型严格的理想混合物是不存在的，但某些结构上严格的理想混合物是不存在的，但某些结构上的异构体的混合物，如的异构体的混合物，如O-O-二甲苯和二甲苯和p-p-二甲苯，二甲苯，O-O-二甲苯和二甲苯和m-m-二甲苯二甲苯可认为是理想混合物。可认为是理想混合物。2.2.理想液态混合物任一组分的化学势理想液态混合物任一组分的化学势液体液体气体气体纯液体纯液体B B的

12、化学势的化学势对于纯组分：对于纯组分：恒温时恒温时通常情况下，通常情况下，与与 相差不大，忽略积分项，相差不大，忽略积分项，可得：可得：3.3.理想液态混合物的混合性质理想液态混合物的混合性质(1)1)体积变化体积变化(2)2)焓变化焓变化(3)3)焓焓设有组分设有组分1,2,1,2,混合前：混合前：混合后：混合后：理想液态混合物：理想液态混合物：多组分理想液态混合物：多组分理想液态混合物：混合是自发的混合是自发的(4)4)熵变化熵变化而而则则多组分：多组分：4.6 4.6 理想稀溶液理想稀溶液理想稀溶液理想稀溶液无限稀的溶液无限稀的溶液溶剂溶剂(A)A)服从服从RaoultRaoult定律定

13、律 溶质溶质(B)B)服从服从HenryHenry定律定律 (1)(1)溶剂的化学势溶剂的化学势与理想液态混合物相同与理想液态混合物相同如用溶质的质量摩尔浓度表示：如用溶质的质量摩尔浓度表示：(2)(2)溶质的化学势溶质的化学势气液平衡气液平衡(a)a)溶质化学势标准态溶质化学势标准态稀稀符合符合HenryHenry定律定律浓浓假想态假想态(b)b)无论哪种浓度表示，化学势相同，但标准无论哪种浓度表示，化学势相同，但标准 化学势不同。化学势不同。4.7 4.7 稀溶液的依数性稀溶液的依数性1 1 溶剂蒸气压下降溶剂蒸气压下降2 2 凝固点降低凝固点降低3 3 沸点升高沸点升高4 4 渗透压渗透

14、压稀溶液的依数性稀溶液的依数性依数性：仅与溶质质点数有关，而与溶质本依数性：仅与溶质质点数有关，而与溶质本 性无关。性无关。1 1 溶剂蒸气压下降溶剂蒸气压下降稀溶液中溶剂蒸气压下降的稀溶液中溶剂蒸气压下降的分数等于溶液中溶质的摩尔分数等于溶液中溶质的摩尔分数，与溶质的种类无关。分数，与溶质的种类无关。2 2 凝固点降低凝固点降低一定一定溶液中溶剂溶液中溶剂A A液态纯溶剂液态纯溶剂A A固态纯溶剂固态纯溶剂A A仅与溶剂的仅与溶剂的性质有关性质有关适用于稀溶液，凝固适用于稀溶液，凝固时只析出固态溶剂时只析出固态溶剂（不生成固溶体）（不生成固溶体）3 3 沸点升高（溶质不挥发）沸点升高（溶质不

15、挥发）一定一定液态纯溶剂液态纯溶剂A A溶液中溶剂溶液中溶剂A A仅与溶剂的仅与溶剂的性质有关性质有关适用于稀溶液，适用于稀溶液，溶质不挥发。溶质不挥发。4 4 渗透压渗透压纯溶剂纯溶剂稀溶液稀溶液隔板存在隔板存在隔板撤掉隔板撤掉半透膜半透膜自发不能实现自发不能实现自发趋势混合自发趋势混合渗透渗透纯溶剂纯溶剂稀溶液稀溶液纯溶剂纯溶剂稀溶液稀溶液渗透平衡渗透平衡渗透压渗透压溶液体积溶液体积溶质溶质B B物质的量物质的量溶液体积摩尔浓度溶液体积摩尔浓度渗透压渗透压（1 1）测量）测量 确定大分子分子量确定大分子分子量（2 2）渗透渗透渗透平衡渗透平衡反渗透反渗透4.8 4.8 逸度及逸度因子逸度及

16、逸度因子理想气体理想气体混合物混合物真实气体混合物真实气体混合物相同的形式相同的形式逸度逸度对于纯真实气体对于纯真实气体对于理想气体一组分对于理想气体一组分逸度因子逸度因子真实气体真实气体理想气体理想气体标准态标准态4.9 4.9 活度及活度因子活度及活度因子1 1 定义定义(1)(1)真实液态混合物真实液态混合物理想理想活度因子活度因子活度活度真真实实(2)(2)真实溶液真实溶液溶剂：溶剂：理想理想活度因子活度因子渗透因子渗透因子溶质：溶质：理想理想2 2 活度的计算活度的计算(1)(1)真实液态混合物真实液态混合物修正修正RaoultRaoult定律定律(2)(2)真实溶液：真实溶液：修正修正RaoultRaoult定律定律修正修正HenryHenry定律定律溶剂溶剂溶质溶质此此课课件下件下载载可自行可自行编辑编辑修改，修改，仅仅供参考！供参考！感感谢谢您的支持，我您的支持，我们们努力做得更好！努力做得更好！谢谢谢谢