理想溶液

在化学中，理想溶液或理想混合物是一种具有类似于理想气体混合物的热力学性质的溶液。 混合的焓为零，根据定义，混合时的体积变化也是如此； 混合焓越接近于零，溶液的行为就越理想。 溶剂和溶质的蒸气压分别服从拉乌尔定律和亨利定律，活性系数（衡量与理想状态的偏差）对于每个组分都等于 1。

理想解的概念是化学热力学及其应用的基础，例如依数性质的解释。

溶液的理想性类似于气体的理想性，重要的区别是液体中的分子间相互作用很强，不能像理想气体那样简单地忽略。 相反，我们假设溶液中所有分子之间相互作用的平均强度相同。

更正式地说，对于 A 和 B 的混合分子，不同邻居 (UAB) 和相似邻居 UAA 和 UBB 之间的相互作用必须具有相同的平均强度，即 2 UAB = UAA + UBB 和长程相互作用 必须为零（或至少不可区分）。 如果 AA、AB 和 BB 之间的分子力相同，即 UAB = UAA = UBB，则解自动为理想解。

如果分子的化学性质几乎相同，例如 1-丁醇和 2-丁醇，则溶液几乎是理想的。 由于 A 和 B 之间的相互作用能几乎相等，因此当物质混合时，总能量（焓）变化很小。 A 和 B 的性质越不相似，解越偏离理想。

已经提出了理想解决方案的不同相关定义。 最简单的定义是，理想的解决方案是每个组件都遵守拉乌尔定律 p i = x i p i ∗ {displaystyle p_{i}=x_{i}p_{i}{*}} 的解决方案。 这里 p i {displaystyle p_{i}} 是组分 i {displaystyle i} 在溶液上方的蒸气压， x i {displaystyle x_{i}} 是它的摩尔分数， p i ∗ {displaystyle p_ {i}{*}} 是纯物质 i {displaystyle i} 在相同温度下的蒸气压。

该定义取决于蒸气压，这是一种可直接测量的特性，至少对于挥发性成分而言是这样。 然后可以从每个组分的化学势 μ（这是部分摩尔吉布斯能量 g）获得热力学性质。

该化学势方程可用作理想溶液的替代定义。

然而，溶液上方的蒸汽实际上可能并不像理想气体的混合物。 因此，一些作者将理想的解决方案定义为每个组件都服从拉乌尔定律 f i = x i f i ∗ {displaystyle f_{i}=x_{i}f_{i}{*}} 的逸度模拟。

这个定义导致化学势和其他热力学性质的理想值，即使在溶液上方的组分蒸汽不是理想气体时也是如此。 等效语句使用热力学活动而不是逸度。

如果我们在 T {displaystyle T} 常数处对 p {displaystyle p} 微分最后一个方程

对于摩尔体积 v {displaystyle v}