第 6 章 · 吉布斯自由能与化学势
改变理想溶液组成,化学势怎样变?
把容器看成一杯理想的二元溶液:缓慢加入 A,A 变多、B 被稀释。别急着把“更多”理解成“更低”——下面用化学势的相对项,把这个直觉拆开。
μi = μi* + RT ln xi
这里显示的是相对项 RT ln xi;xi 是无量纲的摩尔分数。
同一杯溶液,两个组分的不同变化
纵轴:相对化学势项 / 千焦·摩尔−1
A 35%B 65%
组分 A:RT ln xA−2.60 千焦·摩尔−1
组分 B:RT ln xB−1.07 千焦·摩尔−1
从稀到浓的轨迹实线 A 虚线 B 圆点为当前组成
先把方向想对
在 0 < x < 1 时,ln x 为负,所以两个相对项都低于零。加入 A 让 xA 变大时,ln xA 变大(更接近 0),于是 μA 的相对项上升;与此同时 B 的相对项下降。
注意,这里有个陷阱
不能说“浓度越大,化学势越低”。对这里的理想溶液模型,组成增加会使该组分的 RT ln x 增大。更一般的真实溶液还要用活度描述,不能把本演示直接套到所有体系。
停一下,自己判断
在恒温、恒压且 nB 不变时,加入少量 A 后,G 的局部变化用什么斜率刻画?
请选择最准确的一项。
提示:想想“往体系里加的是哪一种组分”,以及保持了什么条件。
模型边界:本页只讨论理想溶液,其中 μi* 是同温同压下纯组分 i 的化学势。RT ln xi 只是混合造成的相对变化;要得到 μi 的绝对数值,还须知道标准态项。
教学示意:理想溶液 μi−μi*=RT ln xi;组成按钮只改变摩尔分数,不表示固定体积的一滴或恒定加入量。