物理化学讲稿
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课时:2课时年级:高中教材:《物理化学》教学目标:1. 让学生掌握物理化学的基本概念和原理,了解其在生活中的应用。
2. 培养学生的实验操作能力、观察能力和分析问题的能力。
3. 激发学生对物理化学的兴趣,提高他们的科学素养。
教学重点:1. 物理化学的基本概念和原理。
2. 物理化学实验的基本操作和数据处理方法。
教学难点:1. 物理化学概念的理解和应用。
2. 物理化学实验中误差分析及数据处理。
教学过程:第一课时一、导入1. 引导学生回顾高中化学的基本知识,如原子结构、化学键等。
2. 提出问题:什么是物理化学?它在化学领域有何地位?二、新课讲解1. 物理化学的定义:研究物质结构、性质、变化规律及其与能量的关系。
2. 物理化学的研究对象:原子、分子、晶体、溶液等。
3. 物理化学的研究方法:实验、理论计算、模拟等。
三、案例分析1. 以生活中的实例为例,如电冰箱、空调、太阳能电池等,讲解物理化学的应用。
2. 分析案例中涉及的物理化学原理,如热力学、动力学、电化学等。
四、实验演示1. 演示一个简单的物理化学实验,如气体的溶解度实验。
2. 讲解实验原理、操作步骤和注意事项。
五、课堂小结1. 总结本节课所学的物理化学基本概念和原理。
2. 强调物理化学在生活中的应用。
第二课时一、复习1. 回顾上一节课所学的内容,提问学生。
2. 解答学生提出的问题。
二、实验操作1. 学生分组进行实验操作,如溶解度实验、沸点实验等。
2. 教师巡回指导,解答学生在实验过程中遇到的问题。
三、数据处理1. 学生根据实验数据,运用物理化学原理进行分析。
2. 教师讲解数据处理的方法和技巧。
四、课堂讨论1. 学生分组讨论,分析实验结果,总结实验规律。
2. 教师点评学生的讨论,引导他们深入理解物理化学原理。
五、课堂小结1. 总结本节课所学的内容,强调实验操作和数据处理的重要性。
2. 鼓励学生在生活中发现物理化学现象,提高他们的科学素养。
教学反思:本节课通过理论讲解、案例分析、实验演示、实验操作和数据处理等环节,使学生掌握了物理化学的基本概念和原理,提高了他们的实验操作能力和分析问题的能力。
物理化学实验讲座第一篇:物理化学实验讲座物理化学实验讲座一、物理化学实验的目的要求和安全防护(一)物理化学实验的目的和要求1、物理化学实验的目的物理化学实验是化学实验学科的一个重要分支,它是借助于物理学的原理、技术和仪器,借助于数学运算工具来研究物系的物理性质、化学性质和化学反应规律的一门科学。
2、化学和物理学之间具有紧密的联系。
化学过程包含或是伴有物理过程。
例如化学反应时常伴有物理变化,如体积变化、压力的变化、热效应、电效应、光效应等,同时温度、压力、浓度的变化、光的照射、电磁场等物理因素的作用也都可能引起化学变化或影响化学变化的进行。
另一方面,分子中电子的运动、原子的转动、振动,分子中原子相互间的作用力等微观物理运动形态,则直接决定了物质的性质及化学反应能力。
物理化学实验就是根据物质的物理现象和化学现象联系入手来探求化学变化基本规律的一门科学,在实验方法上也主要是采用物理学中的方法。
比如说:燃烧热测定,它用的就是物理学的量热方法,而精确测定物质的燃烧热就可以求得化学反应的反应热。
可逆电池电动势的测定原理是对消法,仪器是电位差计,都是物理学原理、物理学仪器,而测定不同温度下电池的电动势(以E~T作¢图,就可以求得可逆电池的温度系数。
)从标准电动势E就可以求反应的平衡常数¢K由温度系数就可以求得一系列热力学函数(二)、地位和作用物理化学实验是继无机化学、有机化学实验后,在学生进入专业课程学习和做毕业论文之前的一门基础实验课程。
这一特定的地位,使它起着承前启后的桥梁作用。
所谓承前就是学生在学习了先行教材中大量的感性认识的实验材料之后,需要在认识上有个飞跃,上升到理性认识的高度;所谓启后就是进一步严格的、定量的实验,研究物质的物理性质、化学性质和化学反应规律。
使学生即具备坚实的实验基础,又要具有初步的科研能力,实现学生由学习知识、技能到进行科学研究的初步转变。
化学是一门实验科学,但化学发展到今天,已经不仅仅是实验科学,在很多方面已经上升到理论高度,只有上升到理论才能真正算到一门科学。
《物理化学演示教案》PPT课件教案章节:一、引言1.1 教案目的1.2 教案适用范围1.3 教学方法1.4 教学时长二、物理化学基本概念2.1 物质的量2.2 摩尔2.3 化学反应的基本定律2.4 能量守恒定律三、溶液的浓度与稀释3.1 溶液的定义与分类3.2 物质的量浓度3.3 质量分数3.4 稀释定律3.5 溶液的配制与稀释四、化学平衡4.1 平衡状态的判断4.2 平衡常数4.3 影响平衡的因素4.4 平衡移动原理4.5 化学反应速率和化学平衡的关系五、酸碱平衡5.1 酸碱概念5.2 酸碱指示剂5.3 酸碱中和反应5.4 离子积常数5.5 缓冲溶液《物理化学演示教案》PPT课件教案章节:六、沉淀平衡6.1 溶解度积6.2 溶度积规则6.3 沉淀的与溶解6.4 溶度积与离子活度的关系6.5 沉淀反应的应用七、氧化还原反应7.1 氧化还原反应的基本概念7.2 电子转移与电荷守恒7.3 氧化还原反应的平衡7.4 标准电极电势7.5 氧化还原反应的实际应用八、电化学8.1 电解质与电解质溶液8.2 电极与电极反应8.3 电池与电动势8.4 电解与电镀8.5 电化学的应用九、热力学9.1 热力学基本定律9.2 内能、焓与自由能9.3 热力学第一定律9.4 热力学第二定律9.5 热力学第三定律十、动力学10.1 化学反应速率10.2 反应速率与反应级数10.3 化学反应机理10.4 温度对反应速率的影响10.5 反应速率的应用《物理化学演示教案》PPT课件教案章节:十一、量子力学基础11.1 量子概念的引入11.2 波粒二象性11.3 量子态与量子数11.4 薛定谔方程11.5 原子和分子的量子力学描述十二、化学键与分子结构12.1 离子键12.2 共价键12.3 金属键12.4 氢键12.5 分子轨道理论十三、化学动力学13.1 反应速率理论13.2 碰撞理论13.3 活化能与活化分子13.4 反应速率常数13.5 温度对化学反应速率的影响十四、光谱学与结构分析14.1 紫外-可见光谱14.2 红外光谱14.3 核磁共振光谱14.4 质谱法14.5 X射线晶体学十五、现代物理化学技术15.1 扫描隧道显微镜15.2 原子力显微镜15.3 激光光谱技术15.4 电化学石英玻璃传感器15.5 纳米技术在物理化学中的应用重点和难点解析本文档涵盖了《物理化学演示教案》PPT课件的完整内容,包括引言、基本概念、溶液浓度与稀释、化学平衡、酸碱平衡、沉淀平衡、氧化还原反应、电化学、热力学、动力学、量子力学基础、化学键与分子结构、化学动力学、光谱学与结构分析以及现代物理化学技术等十五个章节。
多组分系统热力学及其在溶液中的应用(10学时)物理化学教研室2011 年3 月第一讲 :溶液概述、偏摩尔量和化学势【本讲重点】1、 多组分系统组成的表示及其相互关系;2、 偏摩尔量和化学势的定义,二者的区别和在多相组分系统中引入两种概念的意义。
【本讲难点】偏摩尔量与化学势的概念 【授课方法】讲授【教学手段】多媒体教学与黑板讲述相结合 【计划课时】24.1 引言一、溶液的定义 广义定义:广义地说,两种或两种以上物质彼此以分子或离子状态均匀混合所形成的体系称为溶液。
二、溶液的分类1、按溶液以物态:可分为气态溶液、固态溶液和液态溶液。
2、根据溶液中溶质的导电性:可分为电解质溶液和非电解质溶液。
本章主要讨论液态的非电解质溶液。
三、溶剂和溶质液态溶液:如果都是液态,则把含量多的一种称为溶剂,含量少的称为溶质。
非液态溶液:如果组成溶液的物质有不同的状态,通常将液态物质称为溶剂,气态或固态物质称为溶质。
四、混合物混合物(理想溶液):多组分均匀体系中,溶剂和溶质不加区分,各组分均可选用相同的标准态,使用相同的经验定律,这种体系称为混合物,也可分为气态混合物、液态混合物和固态混合物。
4.2溶液组成的表示法在液态的非电解质溶液中,溶质B 的浓度表示法主要有如下四种: 1.物质B 的质量浓度BB def/m V ρ溶质B 的质量与混合物总体积之比称为溶质B 的物质的量分数,单位为: 3kg m - 。
2.物质的量浓度cBBdefB n c V溶质B 的物质的量与溶液体积V 的比值称为溶质B 的物质的量浓度,或称为溶质B 的浓度,单位是mol/m 3,但常用单位是mol/L 。
3.物质的量分数B BAdefAn x n ∑溶质B 的物质的量与溶液中总的物质的量之比称为溶质B 的物质的量分数,又称为摩尔分数,单位为1。
4.质量摩尔浓度BBAdef n m m溶质B 的物质的量与溶剂A 的质量之比称为溶质B 的质量摩尔浓度,单位是mol/kg 。
物理化学讲稿物理化学,这门学科宛如一座桥梁,连接着物理学与化学这两个广阔的领域。
它运用物理学的原理和方法来研究化学现象和过程,为我们揭示了物质世界的奥秘。
首先,让我们来谈谈物理化学的研究内容。
它涵盖了热力学、动力学、量子化学、电化学、表面化学等多个重要方面。
热力学是物理化学的基础之一。
它关注的是能量转化以及在各种过程中的能量守恒。
比如,我们在研究一个化学反应时,热力学可以帮助我们判断这个反应是否能够自发进行,以及反应能达到的最大程度。
通过热力学定律,我们了解到能量不会凭空产生或消失,只会从一种形式转化为另一种形式。
动力学则着重于研究反应的速率和反应的机理。
为什么有些反应瞬间完成,而有些反应却需要漫长的时间?这就是动力学要解答的问题。
通过对反应速率的研究,我们可以了解到反应物浓度、温度、催化剂等因素对反应速度的影响,从而为优化反应条件提供理论依据。
量子化学则将我们带入了微观世界。
它运用量子力学的原理来描述原子和分子的结构和性质。
通过量子化学的计算,我们能够预测分子的几何构型、化学键的性质以及电子的分布情况,这对于理解化学反应的本质至关重要。
电化学在现代社会中有着广泛的应用。
从电池的工作原理到电解过程,电化学为我们提供了能源储存和转化的理论基础。
比如,锂离子电池的研发和改进就离不开电化学知识的支撑。
表面化学则关注物质表面的现象和性质。
表面的原子和分子由于所处环境的特殊性,具有与内部不同的化学行为。
这在催化剂的设计、材料的表面改性等领域有着重要的意义。
接下来,我们看看物理化学在实际中的应用。
在材料科学领域,物理化学的知识被用于设计和合成具有特定性能的材料。
比如,通过控制晶体的生长条件,可以获得具有优良电学、光学或磁学性能的晶体材料。
在制药工业中,物理化学帮助我们理解药物的溶解、吸收、分布和代谢过程。
这对于药物的剂型设计和药物传递系统的开发非常关键,能够提高药物的疗效和安全性。
在环境保护方面,物理化学为污染物的监测和处理提供了方法。
物理化学实验讲义一、物理化学实验的重要性物理化学实验是物理化学学科的重要组成部分,它不仅能够帮助我们验证和巩固物理化学的基本理论,更能培养我们的实践能力、创新思维和科学素养。
通过亲自动手操作实验,我们可以更直观地理解抽象的概念和复杂的原理,感受物理化学在实际中的应用和价值。
二、实验前的准备工作在进行物理化学实验之前,做好充分的准备工作是至关重要的。
首先,要认真预习实验内容,了解实验目的、原理、步骤和注意事项。
仔细阅读实验教材和相关的参考资料,对于不清楚的地方要及时向老师或同学请教。
其次,要熟悉实验仪器的使用方法和性能。
在实验室中,我们会用到各种各样的仪器设备,如温度计、压力计、分光光度计等。
只有掌握了它们的正确使用方法,才能保证实验的顺利进行和数据的准确性。
另外,还要准备好实验所需的药品和材料,并确保其质量和纯度符合实验要求。
三、实验安全注意事项安全是进行物理化学实验的首要前提。
在实验过程中,我们可能会接触到一些危险的化学药品和高温、高压等危险因素,如果不注意安全,就可能会造成严重的后果。
因此,必须严格遵守实验室的安全规定。
进入实验室要穿戴好实验服、手套和护目镜等防护用品。
在使用化学药品时,要注意其毒性、腐蚀性和易燃性等特性,避免直接接触和误食。
对于易燃、易爆的药品要远离火源,并在通风良好的环境中使用。
在进行高温、高压实验时,要严格按照操作规程进行操作,防止发生爆炸等事故。
实验结束后,要及时清理实验台面,妥善处理废弃物和剩余药品。
四、常见的物理化学实验(一)燃烧热的测定燃烧热是指 1 摩尔物质完全燃烧时所放出的热量。
通过测定物质的燃烧热,可以了解物质的能量变化和化学稳定性。
在这个实验中,我们通常使用氧弹量热计来测量物质的燃烧热。
实验时,将待测物质放入氧弹中,充入氧气,然后在一定的条件下使其燃烧。
通过测量燃烧前后体系的温度变化,结合仪器的热容和其他相关参数,就可以计算出物质的燃烧热。
(二)凝固点降低法测定摩尔质量当一种溶质溶解在溶剂中时,溶液的凝固点会低于纯溶剂的凝固点。
《物理化学教案》word版教案:物理化学一、教学内容本节课我们学习的是物理化学中的第一章节,主要内容有:温度、压力、体积、物质的量、质量守恒定律等。
通过本节课的学习,让学生了解和掌握物理化学的基本概念和基本原理。
二、教学目标1. 了解温度的概念和计量单位,理解温度与热量之间的关系。
2. 掌握压力的概念和计量单位,了解压力的作用效果。
3. 理解体积的概念,掌握体积的计量单位。
4. 掌握物质的量的概念和计量单位,了解物质的量的计算方法。
5. 理解质量守恒定律的含义和应用。
三、教学难点与重点1. 教学难点:温度、压力、体积、物质的量等概念的理解和应用。
2. 教学重点:温度与热量之间的关系,压力的作用效果,物质的量的计算方法,质量守恒定律的应用。
四、教具与学具准备1. 教具:黑板、粉笔、温度计、压力计、体积计、物质。
2. 学具:笔记本、笔、计算器。
五、教学过程1. 实践情景引入:让学生观察和描述周围环境中温度的变化,如季节变化、气候变化等。
2. 概念讲解:讲解温度的概念和计量单位,通过示例让学生理解温度与热量之间的关系。
3. 实例演示:通过压力计、体积计等教具的演示,让学生了解压力的概念和作用效果。
4. 计算练习:让学生根据给定的物质的质量、体积等信息,计算物质的量。
5. 定律讲解:讲解质量守恒定律的含义和应用,通过示例让学生理解质量守恒定律的重要性。
6. 随堂练习:布置一些有关温度、压力、体积、物质的量、质量守恒定律的练习题,让学生进行练习。
六、板书设计1. 温度:定义、计量单位、与热量之间的关系。
2. 压力:定义、计量单位、作用效果。
3. 体积:定义、计量单位。
4. 物质的量:定义、计量单位、计算方法。
5. 质量守恒定律:含义、应用。
七、作业设计1. 题目:计算物质的量已知某种物质的质量为50克,密度为1.0克/立方厘米,求该物质的体积。
答案:该物质的体积为50立方厘米。
2. 题目:应用质量守恒定律某化学反应的反应物质量为20克,物质量为30克,求反应中参与反应的物质的量。
物理化学优秀学生发言稿尊敬的老师们,亲爱的同学们:大家好!首先,我要感谢各位老师和同学们对我的支持和鼓励,让我有机会站在这个讲台上,与大家分享我的学习经历和体会。
我有幸选择了物理化学这门学科,并在其中找到了我的兴趣和激情。
物理化学是一门研究物质的基本性质和变化规律的学科,它的研究对象涉及到从微观粒子到宏观物体的各个层次。
在学习物理化学的过程中,我深深感受到了它的独特魅力和广阔前景。
物理化学作为一门综合性学科,需要我们具备坚实的物理和化学基础,并且需要我们掌握一定的数学和计算机知识。
通过学习物理化学,我不仅提高了自己的专业素养,还培养了自己的思维能力和创新意识。
物理化学研究的是物质的规律和现象,因此在学习的过程中,我们需要不断思考、探索和实践,培养自己的科学思维和实验技能。
在学习物理化学的过程中,我遇到了许多挑战和困难。
有时候,我会被一些抽象的概念和复杂的公式所困扰,但我相信只要我付出足够的努力和坚持不懈,就一定能够攻克这些难题。
同时,我也发现了一个有趣的现象,就是通过与同学和老师的交流和讨论,我能够更好地理解和掌握物理化学的知识。
因此,我在学习的过程中也倡导大家多参与到讨论中,互相学习和共同进步。
除了理论学习,实验也是物理化学学习的重要组成部分。
在实验中,我们可以亲身感受和观察物质的性质和变化,验证和巩固我们所学的理论知识。
同时,实验也能够培养我们的动手实践能力和创新精神。
在实验中,我们需要严谨的态度和细致的观察,同时也需要灵活的思维和创新的方法。
通过实验,我学会了如何提出科学问题、设计实验方案和分析实验结果,这些都是我在物理化学学习中宝贵的经验和能力。
在我学习物理化学的过程中,我还参与了一些科研项目和比赛。
通过参与科研项目,我更深入地了解了物理化学研究的前沿和热点问题,同时也锻炼了自己的科研能力和团队合作精神。
参加比赛则是对我学习成果的一次检验和展示。
虽然比赛过程中充满了压力和紧张,但我相信只要我们做好充分的准备和充满信心地参与其中,就一定能够取得好的成绩。
第四章溶液—多组分体系热力学在溶液中的应用一、本章主要容1、§4.1 引言2、§4.2 多组分系统的组成表示法3、§4.3 偏摩尔量4、§4.4 化学势5、§4.5 气体混合物中各组分的化学势6、§4.6 稀溶液中的两个经验定律7、§4.7 理想液态混合物8、§4.8 稀溶液中各组分的化学势9、§4.9 稀溶液的依数性10、§4.10 Duhem-Margules公式11、§4.11 活度与活度因子12、§4.12 渗透因子和超额函数13、§4.13 分配定律-溶质在两个互不相溶液相中的分配二、本章重点与难点1、浓度表示法,偏摩尔量与化学势定义及意义,化学势与热力学函数的关系;化学势的表达形式,,标准态的选取2、理想混合液和理想稀溶液的特点,相关计算公式3、特别是拉乌尔定律,亨利定律和稀溶液的依数性应用和计算4、实际混合液和溶液偏离理想程度处理三、教学目的通过本章的教学使学生了解理想溶液、拉乌尔定律及亨利定律的意义;掌握溶液中各组分化学势的表示及标准态的选择;理解活度的概念。
四、教学要求1、熟悉多组分体系的组成表示法及其相互之间关系;2、掌握偏摩尔量和化学势定义,了解它们其区别以及在多组分体系中引入偏摩尔量和化学势的意义;3、掌握理想气体化学势的表示方法及其标准态的含义,掌握理想和非理想混和气体化学势的表达式,了解其共同点,了解逸度的概念;4、掌握Roult和Henry定律的应用,了解其适用条件和不同之处;5、理解理想液态混和物的通性和化学势表示方法;6、理解理想稀溶液各组分化学势的表示方法;7、熟悉稀溶液的依数性,学会利用稀溶液的依数性计算未知物的摩尔质量等;8、了解活度的概念,了解如何描述溶剂的非理想程度。
五、授课时数16学时§4.1 引言含一个以上组分的系统称为多组分系统。
在正式讨论之前,先将多组分系统进行分类:1、按研究的方法分类多组分系统可有单相和多相之分。
本章将讨论多组分系统单相系统。
多组分单相系统由两种或两种以上的物质以分子大小相互均匀混合而成的均匀系统当对均匀系统中各组分现用相同的标准和同样方法研究时,称之为混合物;当对均匀系统中各组分加以区别,选用不同的标准和不同的方法(例如:将系统中的组分分为溶剂(A)和溶质(B))研究时,称之为溶液。
2、按聚集状态分类分为气态溶液或混合物、液态溶液或混合物、固态溶液或混合物本章讨论的对象主要是液态系统,包括液态溶液和液态混合物。
3、按导电性能分类对于溶液中溶质,按其导电性能可分为电解质溶液和非电解质溶液,本能力讨论非电解质溶液。
4、按规律性分类理想混合物理想稀溶液混合物{溶液{真实混合物真实溶液本章讨论的主要对象为混合物和稀溶液。
一、溶液(solution)广义地说,两种或两种以上物质彼此以分子或离子状态均匀混合所形成的体系称为溶液。
溶液以物态可分为气态溶液、固态溶液和液态溶液。
根据溶液中溶质的导电性又可分为电解质溶液和非电解质溶液。
本章主要讨论液态的非电解质溶液。
二、溶剂(solvent)和溶质(solute)如果组成溶液的物质有不同的状态,通常将液态物质称为溶剂,用字母B来表示,气态或固态物质称为溶质,用字母A来表示。
如果都是液态,则把含量多的一种称为溶剂,含量少的称为溶质。
三、液体的蒸发液体由液态转变成汽态,逸入大气中的过程称为蒸发。
液体受热后,构成分子的外层原子能量提高,外层电子能级相应提高后就有向更外层跃迁的趋势,外层原子之间排斥力增加,在这种作用下,分子间力就会减弱,液体表面分子就会脱离其它分子的束缚游离出来,形成蒸发现象。
四、液体的饱和蒸气压在一定温度下,纯液体与其蒸气达到气液平衡时的蒸气压叫做该液体在该温度下的饱和蒸气压。
五、纯液体的蒸发热任何液体蒸发时都吸收一定的热量。
蒸发1mol 纯液体所需要吸收的热量vap m H ∆即为该温度下液体的摩尔气化热。
六、纯液体的正常沸点当液体的饱和蒸汽压等于p °外压时的气-液平衡温度称为该液体的正常沸点。
七、理想混合物(ideal mixture )多组分均相体系中,溶剂和溶质不加区分,各组分选用相同的标准态,使用相同的经验定律,这种体系称为理想混合物。
理想混合物分为气态混合物、液态混合物和固态混合物。
八、克拉贝龙方程在一定温度和压力下,任何纯物质达到两相平衡时,蒸气压随温度的变化率可用下式表示:VT HdT dp ∆∆=△H 为相变时的焓的变化值,△V 为相应的体积变化值。
上式称为克拉贝龙方程式(Clapeyron equation )。
适用于任意单组分体系的两相平衡的相变化。
对于气-液两相平衡 V T HdT dp vap vap ∆∆=对于液-固两相平衡 VT HdT dp fus fus ∆∆=九、Clausius-Clapeyron 方程对于气-液两相平衡,并假设气体为1mol 理想气体,将液体体积忽略不计,则根据克拉贝龙方程式)/(g)(d d m vap m mvap p RT T H TV H T p ∆=∆=2mvap d dln RTH T p ∆= 上式称为Clausius-Clapeyron 方程,△vap H m 是摩尔气化热。
假定△vap H m 的值与温度无关,积分得:⎪⎪⎭⎫⎝⎛-∆=21m vap 1211ln T T RH p p该式可用来计算不同温度下的蒸气压或摩尔蒸发热。
十、楚顿规则(Trouton’s Rule)Trouton 根据大量的实验事实,总结出一个近似规则。
即对于多数非极性液体,在正常沸点T b 时蒸发,熵变近似为常数,摩尔蒸发热变与正常沸点之间有如下近似的定量关系:11mvap 85--••≈∆mol K J T H b上式称为楚顿规则。
对极性液体、有缔合现象的液体以及沸点小于150 K 的液体,该规则不适用。
§4.2 多组分系统的组成表示法§4.3 偏摩尔量前面我们主要讨论了单组分均相封闭体系,在接下来的章节,体系依然是封闭体系,但体系部各物质的量会发生变化。
组成发生变化,将引起体系的状态的变化,也就是说,体系的状态函数会发生变化。
偏摩尔量就是解决体系组成的变化对体系状态影响问题的。
我们知道,不论是什么体系,物质的质量(克)和物质的量(摩尔)总是具有加和性的。
但是,体系的其他广度性质则不一定具有简单的加和性。
以体积这一广度性质为例,见P150,表2-2。
乙醇 水(%,W/W) (ml ) (ml ) (相加值,ml) (实验值,ml) (ml) 10 12.67 90.36 103.03 101.84 1.19 20 25.34 80.32 105.66 103.24 2.42 30 38.01 70.28 108.29 104.34 3.45 40 50.68 60.24 110.92 106.93 3.39 50 63.35 50.20 113.55 109.43 4.12 60 76.02 40.16 116.18 112.22 3.96 70 88.69 30.12 118.81 115.25 3.56 80 101.36 20.08 121.44 118.56 2.88 90114.0310.04 124.07 122.251.82从表列数据可以看出:“两组分混合前的体积和(V 1+V 2)与混合后的实际体积并不相等;两者的差值ΔV 亦没有简单的规律”。
要找出规律,须引入“偏摩尔量”这个新概念。
我们把一定温度、压力和浓度条件下,一摩尔某组分在混合物中所体现的体积,称为该组分在该条件下的偏摩尔体积。
(1)混合物中,某物质的摩尔体积V m 并不等于它在纯态时的摩尔体积:*m Vm V ≠。
(2)混合物中,某物质的V m 与浓度有关,一定浓度下有一定的V m ,浓度不同V m 不同。
(3)混合物中,某物质的V m 除了与浓度有关外,还和与其共存的物质的性质有关。
单组分均相体系的热力学函数的特征变量只有两个,而像实际气体混合体系、溶液、化学反应、相变化等组成的变化的多组分体系中,体系各物质的量发生变化,对体系中任何热力学函数都会有影响。
所以对于多组分体系每个热力学函数的变量就不止两个,除与其特征变量有关外还与组成体系各物的物质的量有关。
设Z 代表V ,U ,H ,S ,A ,G 等广度性质,则对多组分体系),...,,,,(21k n n n p T Z Z =。
对于组成不变的封闭系,其热力学函数变化只受其特征变量的影响。
(1)dU=TdS -pdV (2)dH=TdS+pdV (3)dF=-SdT -pdV (4)dG=-SdT+Vdp下面讨论组成发生变化的封闭体系的组成与热力学性质间的关系。
一、偏摩尔量对于理想体系,其各种容量性质具有加和性。
而对非理想体系,由于组分间的作用,其容量性质除质量m 和物质的量n 以外均无加和性。
例如,上述乙醇——水溶液二组分体系:*22*11)(V n V n V +≠溶液出现上述情况的原因是体积是热力学容量性质,体系的组成发生变化时,体系的体积发生变化,其它热力学函数也相应地发生变化。
设一个由1、2、…、k 个组分组成的均相体系,则体系任一容量性质Z 应该是T ,p 及各组分物质的量的函数,即:),...,,,,(21k n n n p T Z Z =在等温、等压条件下体系的物质的量发生变化时,体系的容量性质Z 发生如下变化:2131211212,,,...,,,,,...,,,,,...,...k k k k T p n n T p n n n T p n n nk Z Z Z dZ dn dn dn n n n -⎛⎫⎛⎫⎛⎫∂∂∂=+++ ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 1,,()kc n B n B T p n c B Z dn n ≠⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭∑ )(,,B c nc p T b B n Z Z ≠⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂≡定义为偏摩尔量。
Z B 称为物质B 的某种容量性质Z 的偏摩尔量(partial molar quantity )。
偏摩尔量的含义是在等温、等压、保持B 物质以外的所有组分的物质的量不变的条件下,改变物质B 的量dn B 所引起广度性质Z 的变化值,或在等温、等压条件下,在大量的定组成体系中加入1mol 物质的量的B 物质所引起广度性质Z 的变化值;如,对于两种物质组成的均相体系,第一种物质的偏摩尔体积为2,,1)1(n p T B n V V ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂≡,第二种物质的偏摩尔体积为1,,2)2(n p T B n V V ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂≡。