物理化学（第四版）课件：化学势

1§2-10化学势当某均相系统含有不止一种物质时，它的任何性质都是系统中各物质的量以及p、V、T、U等热力学函数中任意两个独立变量的函数。例如U=U(S,V,n1,n2,…nk)2一、化学势的定义及表示式1、对多组分组成可变的均相系统有G＝f(T，p，nA，nB……),全微分，得3化学势的定义式或41.

B称为系统中组分B的化学势。即当温度、压力及组分B以外的各组分物质的量都不变，只是组分B物质的量改变时，系统的吉布斯函数对组分B的物质的量的变化率。应当指出:化学势只是对某相态中的组分B而言，没有所谓系统的化学势。52.纯物质的化学势等于该物质的摩尔吉布斯函数，即3.化学势是温度、压力、组成的函数。64.只有系统的广度性质（如V、G、H等）才有化学势。5.化学势是系统的强度性质，SI单位为J·mol-1。6.化学势是化学热力学的理论核心。对于敞开系统、组成可变的多组分系统、相间有物质传递的多相系统以及有化学变化的系统，化学势概念都是极其重要的。77.多组分系统中任意组分B的化学势是该组分B的偏摩尔吉布斯函数GB。纯物质的化学势是它的摩尔吉布斯函数Gm。8.化学势是一切化学变化和相变化的推动力。在化学变化和相变化中，物质自发地由高化学势状态向低化学势状态传递。8上式可写成：9根据上述方法，A、H、U选择不同的独立变量A(T、V、nC(CB))----

B

~AH(S、p、nC(CB))----

B

~HU(S、V、nC(CB))----

B

~U化学势的定义式10四个偏微商都叫化学势，最基本的是特殊的，用得最多11以上四式为多组分组成可变的均相系统的热力学基本方程。它既适用于组成可变的封闭系统，也适用于敞开系统。多组分组成可变的均相系统的热力学基本方程12a.化学势共有四种形式，下标为各自对应的独立变量；b.μB是强度性质，数值与T,p,nC（S,V,nC……)有关，是温度、压力和组成的函数，与系统总量无关；c.μB仅指某一相中某种物质B而言；d.μB绝对值不确定，因此不同物质之间不能比较大小；e.纯物质的化学势等于该物质的摩尔吉布斯函数，即复习13以上四式为多组分组成可变的均相系统的热力学基本方程。它既适用于组成可变的封闭系统，也适用于敞开系统。多组分组成可变的均相系统的热力学基本方程复习14一是有化学变化或相变化发生，但系统不与环境交换物质，这样的系统是组成可变的封闭系统。二是系统与环境有物质交换，但不一定有化学变化发生，这样的系统是敞开系统。多组分组成可变的均相系统有两种方式：15二、判断过程的方向和限度对组成可变的系统：等温等压下，得dGT，p≤0＜自发进行＝平衡状态所以

≤0＜自发进行＝平衡状态过程只能自发地向吉布斯函数减小的方向进行。——G函数具有重要意义等温等压且W'

＝0

时,有161、化学反应平衡条件设化学反应aA+bB=yY+zZ因dξ＞0，故dGT,p

与的符号一致。

≤0＜自发进行＝平衡状态反应进度为d

时，相应的物质的量改变为：此时刻化学势为：=dG17上式是化学反应自发与平衡判据式。＜自发进行＝平衡状态所以ΣνBμB≤0

判据：当Σ

BμB＜0时，反应有向dξ＞0的方向发生反应的趋势，直至Σ

BμB

＝0，达到平衡。明确：182、相平衡条件多组分、两相系统，若组分B有dnB由相转移到相，

dnB19相平衡判据相中组分B减少dnB，相组分B增加dnB，系统吉布斯函数变化为：因dGT，p≤0＜自发进行＝平衡状态20在一定T，p下若则组分B在α，β两相中达成平衡。则组分B有从α相转移到β相的自发趋势。在一定T，p下若＜自发进行＝平衡状态21 实际使用浓度或分压处理平衡问题。为此，需要μ与分压或浓度的关系。三、理想气体、液体及固体的化学势化学势与组成的关系，即22T,p

下，纯物质的化学势等于该物质的摩尔吉布斯函数，即摩尔熵摩尔体积理想气体的化学势23适用于理想气体、纯液体及纯固体。积分得对纯理想气体B有：即因等温下：d

=dp

，压力p

p积分，24对混合理想气体中的任一组分B，温度为T,总压为p,

B的分压为pB时，B的化学势表达式有:纯理想气体B在T,p下的化学势表达式为：式中

是理想气体B在温度为T,压力为p

时标准状态的化学势。25纯液体和纯固体的状态方程目前还不知道，因此，它们的p-V

关系无法确定。纯液体和纯固体的化学势积分为：当p

与p

相差不大时，后一项可以忽略，于是有:26μ

(l)和μ

(s)分别为温度T时纯液体和纯固体的标准化学势。它们分别是纯液体和纯固体在温度T及标准压力时的化学势。而μ*(B,l,T,p)和μ*(B,s,T,p)是纯液体B和纯固体B在温度T及压力p时的化学势。简写为同理，对于纯固体有：27实际气体的化学势及逸度(讨论中要充分利用已学的知识；从理想气体与真实气体对比开始)先与理想气体对比：看二者有何相同，有何不同28实际气体理想气体纯物质μ=Gmdμ=-SmdT+Vmdpμ=Gmdμ=-SmdT+Vmdp等温等温29怎么办？可利用实际气体状态方程（pVm关系式）代入能解出化学势表示式；公式形式繁杂如何做到：既保留理想气体化学势表达式的简单形式；又适用于真实气体1901年，路易斯引入了逸度

概念lim

＝1，

表示了实际气体与理想气体的所有偏差。p→0称逸度,

称为逸度因子30实际气体理想气体实际气体的标准态与理想气体的标准态相同①纯物质(实际气体）31②混合气体应用混合规则路易斯-兰德尔规则式中yB是

混合气中B的摩尔分数；是混合气体的温度和压力下纯B的逸度适用于分子结构相似，分子体积相近的混合物。T，p混合气BpB

μB32思考填空：1.在一定T，p下，组分B在α，β两相中分布达成平衡的条件是：或Gm*(α)=Gm*(β)2.在一定T，p下，组分A,B在α，β两相中分别成平衡的条件是：；333.试比较和论证下列四种状态纯水的化学势大小顺序：（1）373.15K，101325Pa液态水的化学势

1；（2）373.15K，101325Pa水蒸气的化学势

2；（3）373.15K，202650Pa液态水的化学势

3；（4）373.15K，202