理想液态混合物
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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
中国石油大学华东物理化学课件溶液4-5
二、理想液态混合物中各组分的化学势 设 (A+B) 理 想 液 态 混 合 物 ， 一 定 温 度 、 压 力
下达到气液平衡时：
对A组分 A (l) A (g)
ΘA (T )
RT
ln
pA pΘ
ΘA (T )
RT
ln
pA* xA pΘ
ΘA (T )
RT
ln
pA* pΘ
RT
ln
xA
A* (l) RT ln xA
RT ln xA(2) 2RT ln xB(2) 2RT ln xA(1) 2RT ln xB(1)
8.314
298(ln
1 3
2 ln
2 3
2 ln
1 2
2 ln
1 2
)J
2139.4J
∴ WR G 2139.4J
例4 20℃下，将压力为pΘ的1mol气态NH3溶解到大
量的物质的量之比为 nNH3 : nH2O 1: 21 的溶液中。
例3 在298.15K时，要从下列混合物中分出1mol纯A，试计算 Gibbs自由能的变化值及最少必须做功的值。 （1）大量的A 和B的等物质的量的混合物； （2）含A和B的物质的量各为2mol的混合物。 (p267 7题参考)
解：（1）
大量A和B混合物 T, p一定，G大量A和B混合物
nA : nB 1:1
GΘ m
NH3
Θ NH3
RT ln
pNH3 pΘ
8.314
293
.15
ln
3.6 101 .325
J
8134
J
问 题
0.5mol萘溶于1升苯中形成的溶液，与
0.25mol萘溶于0.5升苯中形成的溶液，二溶液
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
4-6理想液态混合物
2. 理想液态混合物中任一组分的化学势：
T
pB pB xB
理想气体混合物
xB
理想液态混合物
根据相平衡判据：
pB pB xB
μ B ( l)
μ B ( pg)
μB(g) RT
ln
pB p
μB(g)
RT
ln
p*B xB p
μB(l) μB(g) RT ln( pB /p ) RT ln xB
nB XB
nB
X m, B
ΔmixG、Δmix S、Δmix H、ΔmixV、ΔmixU
(1)混合吉布斯函数变化:
ΔmixG nB GB nB Gm,B nB B nB Gm,B nB ( μB RTln xB ) nB Gm,B
f* AA
f* BB
f AB
② 各组分分子具有相似的形状和体积 V（A分子)＝V（B分子)
严格的理想混合物是不存在的，但某些结构上的异构体 的混合物，可近似认为。
如：
同位素异构体：12CH3I与 13CH3I 紧邻同系物：苯，甲苯 光学异构体：R-(-)-乳酸与R-(+)-乳酸 结构异构体： o- 二甲苯与 p-二甲苯（对、邻）
B(纯 l,T, p )
μB (l)
B(纯 l, T, p )
μ
* B
(l)
dB dGB dGm* Vm*dp
B
p p
Vm*
(
B,
l
)dp
p
μ B (l)
μB(l)
Vm, B (l)dp
p
理想液态混合物中组分 B 的化学势与组成的关系为：
第4节 理想液态混合物中物质的化学势
尔定律的液体混合物。
三、理想液态混合物的混合性质
1、ΔmixV=0 2、ΔmixH=0
四、理想液态混合物中任一组分的化学势
在理想液态混合物中，溶剂与溶质不可分。
对任一液体组分，其都与气相中的化学势相等：
B (l ) B ( g )
可推导出：
B (l )
* B (l )
RT ln xB
由于
* B (l )
不是标准态，采用标准态 B (l ) ，得：
p * m, B ( l )
B (l ) B(l ) RT ln xB V
p
dp
考虑到p与pθ相差不大，
B (l ) B (l ) RT ln xB
在 25℃， 101.325 kPa 时把苯（ A ）和甲苯（ B ） 混 合 成 理 想 液 态 混 合 物 ， 问 对 于 1mol 苯 从 xA=0.8 （Ⅰ态）稀释到 xA=0.6 （Ⅱ态），这一 过程的ΔG为多少？
解：苯在液态混合物中的化学势为：
B (l,T , p) RT ln xA ΔG= （Ⅱ）－ A（Ⅰ） A
xA xB 1
pA p (1 xB )
* A
p pA xB * pA
* A
拉乌尔定律也可表示为：溶剂蒸气压的降低值与 纯溶剂蒸气压之比等于溶质的摩尔分数。
在 136.7℃ 时 ， 纯 氯 苯 (A) 的 饱 和 蒸 气 压 为 115.7 kPa，纯溴苯(B)为60.80 kPa。求101 325 Pa下，能在上述温度沸腾的液态混合物的组成 和蒸气组成。设氯苯 (A) 和溴苯 (B) 组成理想液 态混合物。
§3.4 理想液态混合物中物质的化学势
三、理想液态混合物的混合性质
1、ΔmixV=0 2、ΔmixH=0
四、理想液态混合物中任一组分的化学势
在理想液态混合物中，溶剂与溶质不可分。
对任一液体组分，其都与气相中的化学势相等：
B (l ) B ( g )
可推导出：
B (l )
* B (l )
RT ln xB
由于
* B (l )
不是标准态，采用标准态 B (l ) ，得：
p * m, B ( l )
B (l ) B(l ) RT ln xB V
p
dp
考虑到p与pθ相差不大，
B (l ) B (l ) RT ln xB
在 25℃， 101.325 kPa 时把苯（ A ）和甲苯（ B ） 混 合 成 理 想 液 态 混 合 物 ， 问 对 于 1mol 苯 从 xA=0.8 （Ⅰ态）稀释到 xA=0.6 （Ⅱ态），这一 过程的ΔG为多少？
解：苯在液态混合物中的化学势为：
B (l,T , p) RT ln xA ΔG= （Ⅱ）－ A（Ⅰ） A
xA xB 1
pA p (1 xB )
* A
p pA xB * pA
* A
拉乌尔定律也可表示为：溶剂蒸气压的降低值与 纯溶剂蒸气压之比等于溶质的摩尔分数。
在 136.7℃ 时 ， 纯 氯 苯 (A) 的 饱 和 蒸 气 压 为 115.7 kPa，纯溴苯(B)为60.80 kPa。求101 325 Pa下，能在上述温度沸腾的液态混合物的组成 和蒸气组成。设氯苯 (A) 和溴苯 (B) 组成理想液 态混合物。
§3.4 理想液态混合物中物质的化学势
4.7理想液态混合物
B
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
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
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mixV
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
Vm,B (l)dp
p p
B (l) B (l) RT ln xB Vm, B (l)dp
B (l) B (l) RT ln xB 通常可忽略积分项, 有
2
理想液态混合物的混合性质
多个组分在恒温恒压下混合形成理想混合物: (1) mixV = 0 H B H m,B B B RT ln xB mix H B nB ( H B H m,B ) 0 B B 0 (3) mixS = －R nBlnxB > 0 p p T , x T B B R ln xB 即 VB Vm,B T T
xB xC xD l
B (l) B (l) RT ln xB
理想混合物中任一组分B的标准态: 同样温度T, 压力p下的纯液体. 标准化学势记为 B (l).
B (l)
•理想液态混合物的 气 - 液平衡 每一组分均满足 pB = p*B xB
B(l)
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
Vm,B (l)dp
p p
B (l) B (l) RT ln xB Vm, B (l)dp
B (l) B (l) RT ln xB 通常可忽略积分项, 有
2
理想液态混合物的混合性质
多个组分在恒温恒压下混合形成理想混合物: (1) mixV = 0 H B H m,B B B RT ln xB mix H B nB ( H B H m,B ) 0 B B 0 (3) mixS = －R nBlnxB > 0 p p T , x T B B R ln xB 即 VB Vm,B T T
xB xC xD l
B (l) B (l) RT ln xB
理想混合物中任一组分B的标准态: 同样温度T, 压力p下的纯液体. 标准化学势记为 B (l).
B (l)
•理想液态混合物的 气 - 液平衡 每一组分均满足 pB = p*B xB
B(l)