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化学与材料基础课程

第三章 化学势:组成变化的统一语言

从偏摩尔量进入化学势,理解气体、理想液态混合物、理想稀溶液与非理想体系;再用它解释相平衡、蒸气压和依数性。

开始本章挑战

完成本章挑战后,会在这里保留最近一次结果。

本章从一个问题开始

组成变化时,究竟是什么让某组分从一相转向另一相,直到不再有净转移?

从偏摩尔量进入化学势,再用理想与非理想模型让组成进入公式。它能统一相平衡、蒸气压、依数性与混合 Gibbs 函数。

组分在高低化学势相之间转移并在平衡时无净转移
自绘跨相转移机制图。化学势相等是平衡条件;微观交换仍在发生,只是没有净转移。来源:课程团队自绘;概念示意,不代表具体浓度或速率
  1. 01

    偏摩尔量:加入一点组分改变了什么

  2. 02

    化学势:净转移的热力学驱动力

  3. 03

    活度:让非理想相互作用进入模型

从“偏摩尔量与化学势:多组分体系里每一份组分的边际代价”开始

知识点

先选一个小点开始

先理解“加入一点组分”会改变什么

先理解“加入一点组分”会改变什么

偏摩尔量与化学势:多组分体系里每一份组分的边际代价

偏摩尔量描述在 T、p 和其他组分量固定时,加入微量组分对体系广度量的贡献;化学势 μi 就是组分 i 的偏摩尔 Gibbs 函数。

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先理解“加入一点组分”会改变什么

相平衡:平衡不是静止,而是没有净化学势驱动力

同一组分 i 在各相平衡时化学势相等;若存在差异,就有从高化学势到低化学势的净转移趋势。

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让组成进入化学势

让组成进入化学势

理想气体与理想液态混合物:用 ln 项写出混合的影响

理想气体中 μi 随分压变化;理想液态混合物中 μi=μi*+RT ln xi,并与 Raoult 定律相连。

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让组成进入化学势

理想稀溶液与依数性:溶质身份淡出,粒子数登场

足够稀时,溶剂近似服从 Raoult 定律,溶质近似服从 Henry 定律;蒸气压降低、沸点升高、凝固点降低和渗透压主要取决于溶质粒子数。

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让组成进入化学势

活度与非理想体系:浓度是配方,活度才是热力学有效量

非理想体系中 μi=μi°+RT ln ai;活度 ai 把组成与相互作用共同编码,活度系数描述相对理想行为的偏离。

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