Question

化学势和偏摩尔量有什么区别?

Answer 1

化学势一、定义
一种物质A被添加到另一种物质B中,混合物的自由能G可以表示为：
G= XAGA+ XBGB+ ΔGmix
其中：XA和XB分别为物质A、B的含量,GA 和GB分别为物质A、B的吉布斯自由能.而ΔGmix=ΔHmix- TΔSmix
对于理想固溶体而言,系统中两物质的体积以及内能均保持不变,因此焓变为零,即ΔHmix=0,统计热力学给出混合熵的公式为：
ΔSmix=-R(XAlnXA+ XBlnXB)
因此,混合后系统的吉布斯自由能为：
G = (GA + RT lnXA) XA + (GB +RT lnXB) XB
物质A、B的化学势uA,uB就分别等于：
uA = GA + RT lnXA
uB = GB + RT lnXB
因此,混合后系统的吉布斯自由能可以用化学势表示成：
G= uA XA + uB XB
从微分学理解,化学势就是吉布斯自由能对成分的偏微分
uA=(ΔG/ΔnA) T,P,nB=常数
所以,化学势又称为偏摩尔势能.
二、 讨论1、物理意义：
恒温恒压条件下,在指定组成的无限大体系中,加入1mol的B物质引起体系的Gibbs能的改变.也就是说,在指定条件下1mol的B物质对体系的G的贡献.化学势是强度性质,状态函数.
2、约束条件
注意到,化学势的定义是从恒温、恒压、恒内能、恒体积条件下得到的,因此实际固溶体中,系统自由能变化还会包括化学势以外的能量变化.
化学势的偏微分定义具有普适性,表示成分变化对能量变化的影响,即可以是线性关系,也可以是非线性关系.
3、适用范围
化学势的适用范围是气体、液体,但对于固体而言,由于引入一种物质,系统的原有物质不可能保持恒定,即内能和体积将会相应发生改变,此时,化学势需要做出相应修正,用扩散势代替.偏摩尔量定义：
在温度、压力及除了组分B以外其余组分的物质的量均不变的条件下,广度量X随组分B的物质的量nB变化率XB称为组分B的偏摩尔量.
方程式：XB=（φX/φnB）T、P、nC
对于纯物质,并不存在偏摩尔量的概念,它就是摩尔量.
偏摩尔体积可以看作是某一定浓度溶液中1摩尔该组分体系总体积的贡献.