理想液态混合物
简述理想液态混合物
简述理想液态混合物
理想液态混合物是指在均匀的静态压力下，任意组成的混合物的液体和气体具有相同的物理性质，如熔点、沸点、比旋度、表观密度、折射率和粘度，且它们等温混合，可完全相容、无法再分离、有一个特定的流量比。
理想液态混合物的组成方式是物质由分子组成，向极大范围内的所有物质分子结构都可以自由地混合，形成一种混合物，构成任何混合物的分子能够结合，因此该物质具有无限的混合能力，这意味着在均匀的静态压力下，理想的液态混合物的熔点、沸点、表观密度、折射率、比旋度和粘度，都与混合物的组成成分无关，即所有混合物项目在均匀，静态压力条件下具有相同的物理性质。
1、稳定性强，因为混合物的组成成分拥有良好的相容性，互相结合，且具有一定的抗拉强度，所以可以坚持住拉力，避免液体在特定体积条件下的析苗、分解和分离；
2、更好的抗腐蚀性，由于其中的混合物的组成成分可以结合，因此可以有效的抵御腐蚀；
3、更强的蒸发阻力，理想液态混合物中的组分界面间具有很强的黏着力，抵抗热量侵蚀；
4、良好的热传导性。
理想液态混合物具有良好的热传导性，可以有效的封闭热量，以便将其传给其他物质。
理想液态混合物主要用于食品，药物，农药以及拌料等方面。
在食品工业中，可以用来配制料汁，预防它们在搅拌的过程中的分解和分离；在化工行业中，可以用于制备润滑剂，避免它们在拌合的过程中的析苗；在药物制造中，可以用于制备药物，让它们的分子界面间具有一定的结合能力，以便体外的药物更好的被肠道吸收；在农药制造中，可以用于制备农药，避免它在拌合过程中的析苗。
理想液态混合物的概念
理想液态混合物的概念
理想液态混合物是一种由具体物质组成的复杂混合体，能满足给定应用的特殊
要求。
理想液态混合物可以有效减少生产过程中产品杂质含量，从而提高产品质量。
这种液态混合物的组成一般可以分为物理性和化学性两类。
物理性混合物指的是由两种或者两种以上气体和/或液体通过混合而成的混合物，它们没有发生化学反应，只是相互混合过程中可以发生相互作用，然后形成一种动态平衡。
比如，可可粉和糖混合，在没有发生化学反应的情况下，可可粉和糖相互作用，均匀混合在一起。
化学性混合物是指由两种或者多种化学物质发生化学反应而成的混合物，例如，稀硝酸钠和铵的混合，硝酸钠发生水解反应，然后释出氨气，两种物质就会形成稀硝酸铵混合物。
理想液态混合物的组分常常会根据不同的应用场合的需要而有所不同，一般可
以分为更大的几类。
例如，可以用来加工有机化工产品的混合物，用于制药工业的混合物，用于食品制造业的混合物等。
此外，理想液态混合物还要求其稳定性良好，均一性较强，抗腐蚀性强等。
总而言之，理想液态混合物是一种组分复杂、性质特殊的混合物，其组份及性
质能满足特定应用的需求，其稳定性和耐腐蚀性等性能也要相应良好，从而有效提高混合物的质量和使用价值。
物理化学(第五版) 演示文稿4-4 理想液态混合物与理想稀溶液
溶 质,T , p,b
的关系？
溶质B的标准态 (T, p , b)
b,B
(溶
质
,
T
,
b
)
Δµ 溶质B在的T, p下
(T, p , b)
b,B (溶 质,T , p,b )
b,B(溶质,T, p,b) b,B(溶质,T,b)
p
GB p VBdp
b,B 溶 质 , T , p , b
为什么？
f
* A
A
f
* BB
fAB
V(A分子) ≈ V(B分子)
各组分单独存在或在混合物中的逸出能力几乎相同。
1. 理想液态混合物的化学势
根据相平衡条件
μB(l)＝μB(g)
g
若气体是理想气体
μBg
μBg,T RT ln
pB p
l
所以
μBl
μBg,T RT ln
pB p
又因为
pB
p
* B
x
p, b )
RT ln
bB b
b,B
(溶
质
,
T
,
b
)
表示标准态的化学势
标准态：T、p下，溶质B的质量摩尔浓度bB=b，又 遵守亨利定律的溶液中溶质B的(假想)状态
{p}
kb,B
pB=kb,BbB 标准态
实际状态
0 {b } 1
B
理想稀溶液中溶质B的标准态
b ,B
溶 质,T ,b
与 b,B
标准态：纯液体A在 温度为T，p 下的状态。
2. 稀溶液中溶质B的化学势
相平衡 μb,B(溶质)＝μB(g)
假定气体是理想气体
3-理想液态混合物g
物理化学按两液体互溶程度，可分为：液态部分互溶 液态完全不互溶理想液态混合物非理想液态混合物液态完全互溶二组分系统气-液平衡相图理想液态混合物气液相图理想液态混合物气液相图对于二组分系统，C=2，f=4–Φ。
Φ至少为1，则f 最多为3。
这三个变量通常是T，p 和组成x。
所以要表示二组分系统状态图，需用三个坐标的立体图表示。
保持一个变量为常量，从立体图上得到平面截面图。
（1）保持温度不变，得p-x 图常用;（2）保持压力不变，得T-x 图常用;（3）保持组成不变，得T-p 图不常用。
p-x 图理想液态混合物气液相图设液体A 和B 形成理想的液态混合物。
根据拉乌尔定律有A *B *A *B )(x p p p −+=)1(*B A *AA x p x p −+=溶液的总蒸气压p 为 pp AA =pp AA ∗xx AA pp BB =pp BB ∗xx BB pp =pp AA +pp BB*A p等温 AB xx AA p把液相组成 x 和气相组成 y 画在同一张图上。
液相蒸气总压 与蒸气组成关系线称作气相线。
p-x-y 图p等温 *A p AB xx AA 理想液态混合物气液相图如果 ，则 ，即易挥发的组分在气相中的成分大于液相中的组分，反之亦然。
*B *A p p >A A x y >p 等温 *Ap A B xx AA px p p p y A *A A A ==**B A p p p << 1*A >∴pp A A y x ∴> p-x-y 图 理想液态混合物气液相图在等温条件下，p-x-y 图分为三个区域。
在液相线之上，系统压力高于任一混合物的饱和蒸气压，气相无法存在，是液相区。
p 等温 *A p A B xx AA p-x-y 图理想液态混合物气液相图在气相线之下，系统压力低于任一混合物的饱和蒸气压，液相无法存在，是气相区。
在液相线和气相线之间的梭形区内，是气-液两相平衡。
理想液态混合物
nB (VB Vm,B ) B
p, x
0
(2) mixH = 0
B / T B / T R ln xB
(B / T ) (B / T ) 0 p T p, x T
SB SB, m R ln xB
mix S B nB ( SB Sm,B )
p, x
(4) mixG = RT nBlnxB < 0
由 G = H T S 即得上式. 后两性质均表明混合是自发的. 3
RB nB lnxB
即
HB T
2
H m,B
T2
理想液态混合物
理想液态混合物: 理想液态混合物中任意组分B 在全部组成 范围内都遵守拉乌尔定律 pB＝pB*xB. • 理想液态混合物中各组分间的分子间作用力与各组分 在混合前纯组分的分子间作用力相同(或几近相同) .
• 理想液态混合物中各组分的分子体积大小几近相同.
• 近于理想混合物的实际系统: H2O与D2O等同位素化合 物, C6H6 与 C6H5CH3等相邻同系物, 正己烷与异己烷等 同分异构物, Fe-Mn等周期系中相邻金属组成的合金. Nhomakorabea1
理想液态混合物中任一组分的化学势
T 一定
g p pB pC pD
理想液态混合物在T, p下与其蒸气呈平衡, B (l) B (g) B(g) RT ln( pB / p )
B (g) RT ln( pB / p ) RT ln xB
令 B (l) B (g) RT ln( pB / p )
p p
4-05理想液态混合物
结论 ：对理想液态混合物的混合过程，有：
mixV = 0 mixH = 0 mixS = －RnBlnxB > 0 mixG = RTnBlnxB < 0
理想混合物中各组分B的标准态规定为: 温度为T, 压 力为p下的该组分纯液体。标准化学势 B(l)仅是温度的 函数。
3.理想液态混合物的混合性质
(1)mixV = 0 (2) mixH = 0 VB=Vm (体积不变) HB=Hm (焓不变) (熵增大) (吉布斯函数减少)
(3) mixS = －RnBlnxB > 0 (4) mixG = RTnBlnxB < 0
B( l )
B(l) p
μ B(l)
Vm, B dp p
dGm SmdT VmdP
B(l)
B(l)
V dp RT ln x B
p m,B
p
B(l)
B(l)
RT ln x B
近似为：
B B RT ln xB
(1)mixV = 0
(体积不变)
推导说明如下：
* * V ( n V n V ) ( n V n V 由理想液态混合物中任 mix B 意组分的化学势： B C C B m, B C m,C )
Gx ln B * BB B RT VB p T ,x 对上式在恒温恒组成下对压力求偏导得：
μ * μ B B p p 0 T ,x T
μ * μ B * B 因: V , V B m, B p p T ,x T
* 得 : VB Vm, B
4.7理想液态混合物
2.理想液态混合物中任一组份的化学势
我们利用任一组分在气，液两相平衡时化学势相等 的原理，及气体化学势表达式，来推导理想液态混合物 中任一组分的化学势：
设在温度 T 下。组分 B, C, D…形成理想液态混合物。 因 为在气-液平衡时，理想液态混 合物中任一组分在液相中的化 学势等于它在气相中的化学势：
B
对于 xB= 1 的纯液体 B，其饱和蒸气 压为 PB ，所以同温度T下，纯液体的化 * 学势为： * RT ln pB
B (l ) B (g)
P
Hale Waihona Puke μB(l) μB(g) RT ln(p /p ) RT ln xB
B
RT ln xB ？？？
是负值！！！
将(2)代入（1）得：
* B * B
B
l 与
μ
B
l 有何差别？
μ l μ
l RT ln x
P P
（l） Vmdp RTlnXB （ RTlnX B B l）
B
（l） Vmdp RTlnXC
C P P
μC l μC l RT ln xC
μB(l) μB(g)
μB(l) μB(g)
若与液体平衡的蒸气压力 p不大， 可以看作是理想气体混合物。 则有： pB
μB(l) μB(g) μB(g) RT ln p
* B
因为理想液态混合物有： PB P X B
代入上式后得：
μB(l) μB(g) RT ln(p /p ) RT ln xB
问题2.什么是 液态混合物？
1.理想液态混合物的
4.6 理想液态混合物
将式(4.5.4)在恒温、恒组成条件下对 T 求偏导数。 在恒温、 求偏导数。 将式 在恒温
∗ ∗ ∂ µB + RT ln xB ∂µB ∂µB = = ∂T + R ln xB ∂T ∂T p , x p, x p, x
µB(l) = µB(g)
∗ pB = pB xB
不大， 若与液体平衡的蒸气压力 p不大，可以看作 不大 是理想气体混合物。则有： 是理想气体混合物。则有：
xB
µB(l)
pB = µB(g) = µB(g) + RT ln p
∗ 因为对理想液态混合物有： 因为对理想液态混合物有：pB = pB xB 代入上式后得
∆ mix S = −nR ∑ xB ln xB
B
其中： 其中：
n = ∑ nB
B
即在恒温、恒压下，由纯液体形成理想液态混合物时混合熵 即在恒温、恒压下，由纯液体形成理想液态混合物时混合熵 的计算公式，其实，与理想气体恒温、 的计算公式，其实，与理想气体恒温、恒压下混合熵的计算公式 是一样的。 是一样的。
∴ ∆ mixG = nRT ∑ xB ln xB
B
因为 xB < 1，所以 ∆mixG < 0 ；因为是恒温恒压非体 ， 积功为零，所以过程自发 过程自发。 积功为零，所以过程自发。
∂ µB / T + R ln xB ∂ µB / T ∂ ( µB / T ) = ∂T = ∂T ∂T p , x p, x p, x
G ∂ T H = − 2 T ∂T p
(
)
(
)
已知有： 已知有：