第三章 化学势

第三章 化学势

§3.1 偏摩尔量

（1）偏摩尔量的定义

多组分系统的任一种容量性质X 可以看作是温度 T 、 压力 p 及各物质的量的函数，X = ƒ(T ，p ， n B ，n C ，n D ，…)在定温定压条件下，dT=0，dp=0，则 dX = ΣX B dn BX B 称为物质B 的“偏摩尔量”。

偏摩尔量的物理意义是，在定温定压条件下，往无限大的系统中（可以看作其浓度不变）加入 1mol 物质 B 所引起的系统中某个热力学量 X 的变化，实际上是一偏微商的概念。 § 3.2 化学势

化学势的定义

由于等温等压条件下吉布斯自由能的变化值课作为过程方向性的判定，也就是摩尔或偏摩尔吉布斯自由能的降低会推动过程（物质迁移或相变或化学变化）自发进行，故又称偏摩尔吉布斯自由能为化学势。

物质的化学势是决定物质传递方向和限度的强度因素，这就是化学势的物理意义。 §3.3 气体物质的化学势

（1）纯组分理想气体的化学势

对纯物质系统来说 G B = G mµ = µ θ+ RTln(p/ p θ）

此式就是理想气体化学势表达式。 理想气体压力为p θ 时的状态称为标准态， µ θ 称为标准态化学势，它仅是温度的函数。

（2） 理想气体混合物的化学势

θθμμp

p ln B RT B B += 其中p B 是理想气体混合物中气体B 的分压，μθ是分压p B = p θ 时的化学势，称为气体B 的标准态化学势，它亦仅是温度T 的函数。

§3.4 理想液态混合物中物质的化学势

（1）拉乌尔定律

一定温度时，溶液中溶剂的蒸气压 p A 与溶剂在溶液中的物质的量分数X A 成正比，其比例系数是纯溶剂在该温度时的蒸气压 pA （上标“*”表示纯物质） ，称为“拉乌尔定律”。用数学式可表示为p A = p A *X A

此式不仅可适用于两种物质构成的溶液，亦可适用于多种物质构成的溶液。一般说来，只有在稀溶液中的溶剂方能较准确地遵守拉乌尔定律。

（2）理想液态混合物的定义

在一定的温度和压力下，液态混合物中任意一种物质在任意浓度下均遵守拉乌尔定律的液态混合物称为理想液态混合物。

（3）理想液态混合物中物质的化学势

液态混合物中任意物质 B 的化学势亦为

理想液态混合物中任一组分的标准态均为同样温度 T ， 压力为标准压力 p 下的纯液体。可见，混合物中的任一组分均使用相同的方法规定标准态。

强调只有在稀溶液中的溶剂方能较准确地遵守拉乌尔定律这一适用条件。 理想液态混合物是溶液的理想状态， 必须明确其定义及主要性质： 当几种纯物质混合形成理想液态混合物时， 体积具有加和性和没有热效应。

§3.5 理想稀溶液中物质的化学势

（1）亨利定律

“一定温度时，稀溶液中挥发性溶质的平衡分压与溶质在溶液中的物质的量分数成正比”。这就是亨利定律的定义。用数学式可表示为p B = k x x B

一般说来，只有在稀溶液中的溶质方能比较准确地遵守亨利定律。

亨利定律亦可表示为p B ＝k b b B或p B ＝k c c B

当然，k b≠k x≠k c应注意，亨利系数k 不仅与所用的浓度单位有关，还与p B 所用的单位有关。

应当强调指出，亨利定律只能适用于溶质在气相中和溶液相中分子状态相同的情况。如果溶质分子在溶液中与溶剂形成了化合物，或是发生了聚合或电离，此时亨利定律就不再适用。（2）理想稀溶液的定义

“一定的温度和压力下，在一定的浓度范围内，溶剂遵守拉乌尔定律、溶质遵守亨利定律的溶液称为理想稀溶液”。这就是理想稀溶液的定义。值得注意的是，不同种类的理想稀溶液，其浓度范围是不相同的。

（3）理想稀溶液中物质的化学势

其中，为溶质B标准态的化学势。溶质B的标准态为温度T ，压力为P且符合亨利定律的假想状态。

§3.6 不挥发性溶质理想稀溶液的依数性

首先介绍不挥发性溶质理想稀溶液的依数性概念，重点是凝固点降低公式及

渗透压的推导过程和适用条件以及依数性的应用。

将一不挥发性溶质溶于某溶剂时，溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压降低，溶

液的沸点比纯溶剂的沸点升高，溶液的凝固点比纯溶剂的凝固点降低，在溶液和

纯溶剂之间产生渗透压。对理想稀溶液来说，“蒸气压降低”、“沸点升高”、“凝固点降低”、“渗透压”的数值仅仅与溶液中溶质的质点数有关，而与溶质的特

性无关，故称这些性质为“依数性”。