偏摩尔性质

热力学中,偏摩尔性质是描述在恒定温度和压力下溶液混合物的广泛性质随混合物摩尔组成的变化而变化的量。 它是广延性质对感兴趣组分的量(摩尔数)的偏导数。 混合物的每个广泛性质都有相应的偏摩尔性质。

定义

部分摩尔体积被广泛理解为混合物的组分对溶液总体积的贡献。 然而,不仅如此:

当 1 摩尔水加入到 25 °C 的大量水中时,体积增加 18 立方厘米。 因此,纯水的摩尔体积将报告为 18 cm3 mol−1。 然而,将一摩尔水添加到大量纯乙醇中只会导致体积增加 14 立方厘米。 增加不同的原因是给定数量的水分子占据的体积取决于周围分子的特性。 14 立方厘米的值被认为是水在乙醇中的部分摩尔体积。

通常,混合物中物质 X 的部分摩尔体积是每摩尔 X 添加到混合物中的体积变化。

混合物组分的部分摩尔体积随混合物的组成而变化,因为混合物中分子的环境随组成而变化。 正是不断变化的分子环境(以及随之而来的分子间相互作用的改变)导致混合物的热力学性质随着其成分的改变而改变。

如果 Z {displaystyle Z} 表示混合物的一般广泛属性,那么它总是取决于压力( P {displaystyle P} )、温度( T {displaystyle T } ), 以及混合物中每个组分的量 (以摩尔为单位, n)。 对于具有 q 个组分的混合物,

现在如果温度 T 和压力 P 保持不变,Z = Z ( n 1 , n 2 偏摩尔性质

因此,偏摩尔性质是一种强度性质——它不依赖于系统的大小。

分体积不是分摩尔体积。

应用

偏摩尔性质是有用的,因为化学混合物通常保持在恒定的温度和压力下,并且在这些条件下,任何广泛性质的值都可以从其偏摩尔性质中获得。 在考虑纯物质的特定性质(即一摩尔纯物质的性质)和混合性质(例如混合热或混合熵)时,它们特别有用。

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