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◎ 本章  化学ポテンシャルという概念の導入   ・部分モル量という種類の性質の一つ   ・混合物の物性を記述するために,化学ポテンシャルがどのように使われるか   基本原理 PowerPoint PPT Presentation


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◎ 本章  化学ポテンシャルという概念の導入   ・部分モル量という種類の性質の一つ   ・混合物の物性を記述するために,化学ポテンシャルがどのように使われるか   基本原理 平衡では,ある化学種の化学ポテンシャルはどの相でも同じ ◎ 化学  互いに反応できるものも含めて,混合物を扱う      ⇒ 互いに混ざる物質を扱うために,これまで学んだ事柄の一般化が必要   ・化学反応 (7 章 ) を扱うための最初の段階         本章互いに反応しない物質の混合物だけを考察

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◎ 本章  化学ポテンシャルという概念の導入   ・部分モル量という種類の性質の一つ   ・混合物の物性を記述するために,化学ポテンシャルがどのように使われるか   基本原理

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Presentation Transcript


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◎ 本章  化学ポテンシャルという概念の導入

  ・部分モル量という種類の性質の一つ

  ・混合物の物性を記述するために,化学ポテンシャルがどのように使われるか

  基本原理

平衡では,ある化学種の化学ポテンシャルはどの相でも同じ

◎ 化学  互いに反応できるものも含めて,混合物を扱う

     ⇒ 互いに混ざる物質を扱うために,これまで学んだ事柄の一般化が必要

  ・化学反応(7章)を扱うための最初の段階

        本章互いに反応しない物質の混合物だけを考察

        主として2元混合   xA + xB= 1 (xA, xBは物質A, Bのモル分率)


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混合物の熱力学的な記述

 ・混合気体  1成分の全圧力への寄与: 分圧で表現

 ・熱力学的にさらに一般化

    ⇒ 分圧に類似した他の“部分の性質” (部分モル)を導入する必要

5・1 部分モル量

部分モルの性質のうちで最もわかりやすいもの:  部分モル体積

試料の全体積に対する混合物の1成分の寄与


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(a) 部分モル体積

純水のモル体積  18 cm3 mol-1

純エタノール中の水の部分モル体積

14 cm3 mol-1

 ・体積の増加量の違い

   与えられた数の水分子が占める体積は,それを取囲む分子の種類によって異なるため

H2O 1mol

体積増加: 18 cm3

25℃, 大量のH2O

H2O 1mol

体積増加: 14 cm3

25℃, 大量のC2H5OH


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部分モル体積  

大量の混合物に加えた物質の1モル当たりの体積変化

 ◎ 混合物中の成分の部分モル体積

     それぞれのタイプの分子の環境が,

     純粋なAから純粋なBへ組成が

     変化するにつれて変わる  

     ⇒ 組成によって変化

 ◎ 混合物の熱力学的性質  

     組成の変化とともに変化する

     分子が置かれた環境が変化

     ⇒ 分子間の力が変化するため


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◎ 物質Jの部分モル体積の定義

  ・圧力,温度,他の成分の量をすべて一定にして

   Jの量を変化させるときの全体積のグラフの勾配

  ・組成に依存

◎ 混合物の全体積変化

A をdna,B を dnb 追加したときの変化量

    組成が一定に保たれる ⇒ 最終体積は積分によって計算可能

    積分の領域内で組成がずっと一定 ⇒ 部分モル体積は一定


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・部分モル体積の測定法の一例

  体積が組成によってどう変わるかを測定

   ⇒ 物質量の関数として表す

  任意の組成のところで微分して得られる勾配が部分モル体積

・モル体積は常に正  ⇔  部分モル体積は正であるとは限らない

  (例) 水溶液中のMgSO4の極限部分モル体積: -1.4 cm3 mol-1

     (濃度が 0 の極限における部分モル体積)

1 mol のMgSO4を大量の水に加えると体積が1.4 cm3減少する

     イオンが水和するとき塩が水のあき間の多い構造を壊すので,

     少しつぶれるために起こる.


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課題 1

⇒V = VWnW + VEnE

溶液の体積を 1000 cm3とすると、溶液の質量は?

水、エタノールの物質量は?


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課題 2

(P. 174演習)


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(b) 部分モルギブズエネルギー

 ◎部分モル量: 示量性の状態関数ならばどれにでも拡張可能

 ◎混合物の中の物質の化学ポテンシャル: 部分モルギブズエネルギー

     圧力、温度、他の成分の量を一定

     成分 J の量に対してギブズエネルギーを

プロットしたときの勾配

  ・純物質  

       ⇒  μJ = GJ, m

物質のモルギブズエネルギーと同じ


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◎ 2成分混合物の全ギブスエネルギー

  ・部分モル体積と同様に

μA, μB : その混合物組成での化学ポテンシャル

  ・化学ポテンシャル  温度、圧力、組成により変化

     ⇒ 混合物のギブスエネルギーもこれらの変数により変化

◎ 化学熱力学の基本式

   成分がA, B, …の系: 

               ⇒

   温度、圧力一定  ⇒

(c) イヒ学ポテンシャルのさらに広い意義  (省略)


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