化学信息学第三讲FGQ

3-1 热力学第一定律 什么叫“热力学” • 热力学是研究热和其他形式的 能量互相转变所遵循的规律的一门科学。 什么叫“化学热力学” • 应用热力学原理，研究化学反 应过程及伴随这些过程的物理现象，就 形成了“化学热力学”。
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化学热力学研究什么问题（研究对象） • 合成NH3 N2 (g) + 3H2(g) = 2 NH3 (g) • 例：298.15K，各气体分压101.325KPa下， • N2 (g) + 3H2(g) = 2 NH3 (g) △fGm ø/ kJ/mol 0 0 -16.5
QP = （U2 + pV2）-（U1 + pV1） H ＝ U ＋ pV H：新的状态函数-------焓 Qp = H2 –H1 = H（H称为焓变）
为什么定义焓的原因：
其变化量可以测定（等于等温等压工程不做其他功时的热效应）；
具有实际应用价值（通常的化学反应都是在等压下进行的）。 试问焓是不是状态函数？注：等温、等压、无功。
摩尔质量M:
1mol物质的质量。单位Kg.mol-1或g.mol-1。
摩尔分数（物质的量分数）：混合物中某组分的物质的量与
混合物中各物质的量的总和之比。
例： xB = nB/（nA + nB）
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摩尔反应：
反应物按方程式的计量系数完全转化为生成
物的反应。必须注意，摩尔反应是与特定的化学方程式一一
对应的。(注:计量系数v为纯数，反应物取正值,生成物取负值)
第3章 化学热力学基础
Chapter 3 Primary Conception of Chemical Thermodynamics
1
本章要求
1、了解热力学的概况——反应是否发生；描述大量原子、

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Beilstein 是最全面的有机化学数值和事实数据库。它收 录全面的物质信息、反应信息和文献信息。 物质信息：900多万种包含了结构和参考文献的化合物 信息；数以千万条相关的化学性质和生物活性信息，其 中包括了药理学、环境病毒学、转移、分布及最终结果 等一系列数据。 反应信息：1000多万种可供检索的化学反应信息；制备 物质所需的详细资料以及特定的反应途径。 文献信息：200多万条参考资料；超过80万条摘要和题 目，根据1980年以来的主要的有机化学文献进行索引。

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HyperChem程序简介 7.5版新增功能 OpenGL绘图： 基础演示模式:已全部转换为全新的 OpenGL模式，使分子演示图形具有更高 质量支持自定义色彩，1600万种颜色代替 了传统的8种标准色。 混合演示：棒型，球型或组合型等分子 演示手段可以用于该分子的任意原子及链 段的演示，及全新的适用于原子的"管型" 演示。增强的蛋白质模型构建功能，支持 多种蛋白质二级结构演示，大分子的电子 密度近似方法。
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工具 条 •使用图标工具可以简化操作 •从左至右分别是绘制、选择、旋转、平面 转动、平移
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工作状态
•工作 区： •状态 行：
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2、打开已存在的数据文件 •File-Open
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浏览文件夹
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C60分子
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选择分子图形的显示方式 •Display- Labels可以选择原子、化学键等 标记方式：
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计算几何构型 •COMPUTE---GEOMETRY
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计算结果 •优化结束
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测量键长、键角、二面角等结构参数 •数值显示在底部状态栏
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单点能计算
•对给定体系优化构型后，可对优化后的构 型再进行单点计算。
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单点能结果 •单点能结果
44
输出结果
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计算结果的输出文件
• • • • • • • • • • • • • • • HyperChemlog start -- Sun May 28 21:38:15 2000. Geometry optimization, SemiEmpirical, molecule = (untitled). CNDO PolakRibiere optimizer Convergence limit = 0.0001000 Iteration limit = 50 Accelerate convergence = YES Optimization algorithm = Polak-Ribiere Criterion of RMS gradient = 0.0100 kcal/(A mol) Maximum cycles = 150 RHF Calculation: Singlet state calculation Number of electrons = 22 Number of Double Occupied Levels = 11 Charge on the System = 0 Total Orbitals = 22

数学式： VB=(∂ V/ ∂ nB)T、P、nc (nB≠nC)
很显然，对理想液态混合物 VB=V*m,B
对真实液态混合物 VB≠V*m,B
※应当指出： •（1）只有广度量才有偏摩尔量，强度量是不存在偏摩尔的； •（2）只有恒温恒压下系统的广度量随某一组分的物质的量的变化 率才能称为偏摩尔量，任何其它条件（如恒温恒容、恒熵恒压等）下的 变化率均不称为偏摩尔量。如是偏摩尔量，就不是。 •（3）偏摩尔量和摩尔量一样，也是强度量。 •（4）对纯物质，偏摩尔量即为摩尔量。 （5）、热力学关系式中的广度性质（U、H、G等），用该广度性 质的偏摩尔量来代替也成立，例如可用等等。 三、偏摩尔量的测定方法：
呈平衡，则有： μB（l，T，p，xB）＝μB（pg，T，pB＝yBp) 简化写成 μB（l）＝μB(g)
由
得
又因为
，代入上式得：
令
则
（3-4-4）
此式可以作为理想溶液的定义式，意思是说，凡符合该式的溶液就
是理想溶液。由于理想溶液不分溶剂与溶质，所以（3-4-4）的B换成A
也成立。
按液体B标准态的规定，以温度T，压力为下的纯液体B为标准态，
根据热力学基本方程，则有
dµ*=-S*mdT+V*mdp
在恒温条件下，则
dµ*=V*mdp
对于理想气体，
则
上式在-p积分得：
(3-3-1)
式为标准态化学势，只是温度的函数。 式(3-3-1)就是纯理想气体化
学势表达式。
（2）理想气体混合物中任意组分B的化学势表达式
对理想气体混合物，其中每种气体的行为与该气体单独占有混合物
度，其数值不仅与气体的特有关，还与温度、压力有关。
真实纯气体