物化——化学势
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化学势知识点总结化学势是描述化学系统内各种化学变化发生的趋势的物理量,它是描述分子间相互作用和化学反应发生趋势的重要参数。
在化学系统的平衡状态下,化学势是相等的,是一个守恒量。
了解化学势的概念对于理解各种化学反应和化学平衡过程是非常重要的。
本文将从化学势的概念、化学势的计算、化学势的应用以及与化学势相关的一些重要概念进行总结,希望能够帮助读者更好的理解化学势的概念及其应用。
一、化学势的概念1.1 化学势的定义化学势是描述化学反应和物质转化趋势的物理量。
在理想气体中,一个分子的化学势是其内能和压强的函数。
在实际气体中,分子的化学势还与相互作用力和化学反应有关。
在多组分系统中,每一种成分的化学势都是系统参数的函数。
1.2 化学势的性质化学势是一个宏观的物理量,它反映了分子在化学反应和物质转化中所具有的驱动力。
化学势是一种守恒量,它在系统平衡态下是相等的。
当系统处于平衡状态时,化学势具有最小值。
化学势的大小与分子的浓度、压强、温度等因素相关。
1.3 化学势的单位化学势的单位通常是焦耳/摩尔(J/mol)。
在气体系统中,化学势的单位也可以用千焦耳/摩尔(kJ/mol)来表示。
1.4 化学势的符号化学势通常用μ表示,其正负号表示分子在化学反应和物质转化中所具有的驱动力方向。
当化学势μ>0时,表示分子在系统中的浓度高于标准状态;当化学势μ<0时,表示分子在系统中的浓度低于标准状态。
二、化学势的计算2.1 理想气体中化学势的计算在理想气体中,化学势可以通过内能和压强来进行计算。
根据理想气体的状态方程PV=nRT,化学势μ可以表示为μ=μ0+RTlnP,其中μ0是分子在标准状态下的化学势,R 是气体常数,T是温度,P是压强。
当温度和压强发生变化时,化学势也会发生变化,从而驱动化学反应和物质转化。
2.2 多组分系统中化学势的计算在多组分系统中,每一种成分的化学势都是系统参数的函数。
多组分系统中化学势的计算通常是通过吉布斯函数来实现的。
化学势的表达式及其应用学号,班级,姓名摘要:主要介绍化学势的定义;化学势判据在热力学中的应用;系统相变过程中的化学势;以及外场作用下化学势的表达式及其应用。
关键词:化学势,吉布斯自由能,化学平衡,相变化化学势是物理化学中的基本物理量之一。
它在化学热力学、化学动力学、电化学及统计热力学中都有着极其重要的应用。
这个物理量最早是由吉布斯和路易斯提出, 被称为“热力学势”, 后来又叫“化学位”。
1、化学势的定义一定温度和压力下, 在确定浓度的大量体系中, 保持其它各组分数量不变时, 增加1 摩尔物质i 时引起吉布斯自由能的变化值;或者在确定浓度的有限体系中, 保持温度、压力和其它各组分数量不变时, 增加无限小量dn i 的物质i 引起吉布斯自由能的变化为dG ,定义dG 与dn i 的比值为i 组分的化学势, 表示为μi ≡(∂G∂n i )T,p,n j ≠i 。
令G m,i (T,p )是纯物质i 在温度T 压力为P 时的摩尔吉布斯自由能,因为G 是广度性质,所以G =n i G m,i (T,p)微分得μi ≡(∂G∂n i )T,p =G m,i ,即对于纯物质来说,μi 就是摩尔吉布斯自由能。
2、组成变化均相封闭体系的热力学基本方程化学势是一个宏观量, 它将多组分体系的所有影响因素都包括其中。
当某均相体系中含有不止一种物质时, 它的任何性质都是体系中各物质的量以及p 、V 、T 、U 等热力学函数中两个独立变量的函数。
如吉布斯自由能G =G(T ,p , n 1,⋯⋯,n i )n i 是第i 种物质的量。
则:dG =(∂G ∂T )p,n i dT +(∂G ∂p )T,n i dp + (∂G ∂n i k i=1)T,p,n i ≠j dn i =−SdT +Vdp + μi dn i ki=1 自dG ≡U +PV −TS 有 dG =dU +pdV +Vdp −TdS −SdT ,于是有dU =dG −Vdp −pdV +TdS +SdT =TdS −pdV + μi dn i k i=1若dS=0,dV=0,则得到化学势的另外一个表达式同样可以得到dH 和dA 的类似表达式,这些表达式【1】总结如下:dU =TdS −pdV + μi dn i k i =1,μi =∂U ∂n i S,V,n j ≠i (1) dH =TdS +Vdp + μi dn i k i =1 ,μi =(∂H ∂n i )S,p,n j ≠i(2) dA =−SdT −pdV + μi dn i k i=1 ,μi = ∂A ∂n i T ,V,n j ≠i(3) dG =−SdT +Vdp + μi dn i k i=1,μi = ∂G ∂n i T,p,n j ≠i (4) 3、化学势是判断物质是否处于平衡状态的依据3-1、化学势判据根据吉布斯判据,对于只有体积功、组成可变的体系, 在恒温恒压的过程中由微分式(4) 可得 μi dn i ≤0,这就是化学势判据。