• 理想溶液

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    理想溶液

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    在化學中,理想溶液或理想混合物是一種具有類似于理想氣體混合物的熱力學性質的溶液。 混合的焓為零,根據定義,混合時的體積變化也是如此; 混合焓越接近于零,溶液的行為就越理想。 溶劑和溶質的蒸氣壓分別服從拉烏爾定律和亨利定律,活性系數(衡量與理想狀態的偏差)對于每個組分都等于 1。

    理想解的概念是化學熱力學及其應用的基礎,例如依數性質的解釋。

    物理起源

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    溶液的理想性類似于氣體的理想性,重要的區別是液體中的分子間相互作用很強,不能像理想氣體那樣簡單地忽略。 相反,我們假設溶液中所有分子之間相互作用的平均強度相同。

    更正式地說,對于 A 和 B 的混合分子,不同鄰居 (UAB) 和相似鄰居 UAA 和 UBB 之間的相互作用必須具有相同的平均強度,即 2 UAB = UAA + UBB 和長程相互作用 必須為零(或至少不可區分)。 如果 AA、AB 和 BB 之間的分子力相同,即 UAB = UAA = UBB,則解自動為理想解。

    如果分子的化學性質幾乎相同,例如 1-丁醇和 2-丁醇,則溶液幾乎是理想的。 由于 A 和 B 之間的相互作用能幾乎相等,因此當物質混合時,總能量(焓)變化很小。 A 和 B 的性質越不相似,解越偏離理想。

    正式定義

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    已經提出了理想解決方案的不同相關定義。 最簡單的定義是,理想的解決方案是每個組件都遵守拉烏爾定律 p i = x i p i ? {\displaystyle p_{i}=x_{i}p_{i}{*}} 的解決方案。 這里 p i {\displaystyle p_{i}} 是組分 i {\displaystyle i} 在溶液上方的蒸氣壓, x i {\displaystyle x_{i}} 是它的摩爾分數, p i ? {\displaystyle p_ {i}{*}} 是純物質 i {\displaystyle i} 在相同溫度下的蒸氣壓。

    該定義取決于蒸氣壓,這是一種可直接測量的特性,至少對于揮發性成分而言是這樣。 然后可以從每個組分的化學勢 μ(這是部分摩爾吉布斯能量 g)獲得熱力學性質。

    該化學勢方程可用作理想溶液的替代定義。

    然而,溶液上方的蒸汽實際上可能并不像理想氣體的混合物。 因此,一些作者將理想的解決方案定義為每個組件都服從拉烏爾定律 f i = x i f i ? {\displaystyle f_{i}=x_{i}f_{i}{*}} 的逸度模擬。

    這個定義導致化學勢和其他熱力學性質的理想值,即使在溶液上方的組分蒸汽不是理想氣體時也是如此。 等效語句使用熱力學活動而不是逸度。

    理想溶液

    熱力學性質

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    成交量

    如果我們在 T {\displaystyle T} 常數處對 p {\displaystyle p} 微分最后一個方程

    對于摩爾體積 v {\displaystyle v}

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    詞條目錄
    1. 理想溶液
    2. 物理起源
    3. 正式定義
    4. 熱力學性質
    5. 成交量

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