余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性; 它是真实热力学过程发生的必要条件。

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凝聚相物质的活度及标准化学势研究

已有 383 次阅读 2026-10-25 06:02 |系统分类:教学心得

本文拟结合平衡态热力学原理,探究化学反应中凝聚相物质的活度及标准化学势的计算原理,供参考.

系统选取25℃、100kPa条件下,化学反应 aA(s)+bB(l)→cC(g)+dD(aq)       (1)

  1.平衡态热力学凝聚相物质活度的规定

  平衡态热力学指定化学反应中凝聚相物质的活度为1,且保持不变. 

 即: α(凝聚相)=αeq(凝聚相)=1    (2)

  式(2)中“ α(凝聚相)及αeq(凝聚相)”分别代表化学反应中凝聚相物质任意时刻及平衡时的活度.

 2.标准化学势计算原理

   对于式(1)反应,平衡态热力学定义:

    image.png   (3)

      image.png       (4)

       image.png       (5)

   结合式(3)、(4)及(5),并推理可得:

   image.png      (6)

    image.png    (7)

   image.png   (8)

   image.png (9)

  式(8)及(9)中“image.png及image.png”分别表示理想气体C的平衡分压及水合离子D的平衡物质的量浓度;且

pθ=100kPa, cθ=1mol·dm-3.

 3.标准化学势的应用

  [例].试利用标准化学势计算25℃、100kPa下化学反应“C(金刚石)→C(石墨)”的标准摩尔吉布斯函数变

“image.png”. 25℃、100kPa下相关物质的热力学性质参见如下表1所示:

image.png

  结合平衡态热力学原理,并代入相关已知数据计算可得:

  image.png

       image.png      (10)

   另结合式(6)可得:

     image.png

     image.png

    结合式(3),并代入相关数据计算可得:

     image.png  (11)

   比较式(10)及(11)数据可知,两者结果相差较大;表明平衡态热力学将“凝聚相物质活度指定为1”

不符合热力学逻辑.

 4.结论

   ⑴纯固态凝聚相物质A及纯液态凝聚相物质B标准化学势计算公式如下:image.png及

image.png;

   ⑵理想气体C及水合离子B标准化学势计算公式如下:image.png及

image.png;

   ⑶ 平衡态热力学将“纯凝聚相物质活度指定为1”不符合热力学逻辑.

     

    

 



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