混合物の化学ポテンシャル

混合物の化学ポテンシャルをわかりやすい方法で扱う教科書はごくわずかしかないと感じています。そのため、ここで特定のことについて質問したかったのです。私は質問は1つではありませんが、5つありますが、テーマを分けるのは不可能だと思うので、ここで専門家に会いたいと思っています。

理想気体があれば、特定の$(p、T)$の化学ポテンシャルを知ることができます:

_T(p_1、T)(p_2-p_1)= $(p_1、T)+ \ left(\ frac {\ partial \}) \ mu(p_1、T)+ \ frac {V} {N}(p_2-p_1)。$$

同様に、温度に関する変化についても同様に _p(p、T_1)(T_2-T_1)=(左辺の右辺) \ mu(p、T_1) - \ frac {S} {N}(T_2-T_1)。$$

さて、もし我々がガスか液体か(質問1:これは本当ですか、両方の液体についてこの法則を保持しますか?)$ \ ce {A} $と別の物質$ \ ce {B} $を入れたらRaoultの法則があります。

(p、T)= \ mu_A(p、T)+ RT \ ln \ left(\ frac {N_A} {N_A + N_B} \ right {\ mathrm { )$$

質問2:今、合計流体の化学ポテンシャルは$ A $と$ B $で与えられ、$ \ mu \ {\ mathrm {A + B}} = \ mu _ {\ mathrm {A、〜with mixed (p、T)$ \ mu {\ mathrm {B、〜〜mixed〜A}}(p、T)$?

$ A $と$ B $がガスであるとしましょう。

質問3:$$ \ mu \ {\ mathrm {A、〜〜mixed〜B}}(p、T)= \ mu_ \ mathrm {A}(p、T)+ RT \ ln \ left \ mathrm {A}} {p_ \ mathrm {A} + p_ \ mathrm {B}} \ right)?$$

質問4:$ \ ce {A} $と$ \ ce {B} $が2つの混和性液体の場合はどうなりますか?液体混合物の化学ポテンシャルを計算するために蒸気圧を使用することができますか?

(p、T)= \ mu_A(p、T)+ RT \ ln \ left(\ frac {p_ \ mathrm {A}} {p_ { \ mathrm {A} + p_ \ mathrm {B}} \ right)?$$

さて、私はそれに液体$ \ ce {A} $と塩$ \ ce {B} $があると想像してください。また、私は液体の上に$ \ ce {A} $のガス層$ ce {C} $を持っています。 〜{mu} {\ mathrm {A + B}} = \ mu_ {\ mu {\ mathrm {A}}ここで、 \ mathrm {C} $?

質問5:私の最後の質問は次のようなものです:液体があるとします(水蒸気圧による)。さて、あなたはこれに酸素を加えます。これは、液体/ガスの化学的ポテンシャルがどういう意味ですか?

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1 答え

それはすべてのものよりずっと簡単です。

Pure gas $$\mu_g(T,P)=\mu^0(T)+RT\ln P$$ where $\mu^0(T)$ is the molar free energy of the pure gas at temperature T and pressure 1 Bar, and P is the pressure expressed in bars.

純粋な液体

もし、$ P_ {sat}(T)$が温度Tでの平衡蒸気圧であるならば、圧力P_ {sat}(T)$で液体の自由エネルギーが蒸気。したがって、液体の化学ポテンシャルに及ぼす圧力の影響を無視すると((T、P_ {sat})= \ mu ^ 0 (T、P)= 1 /μ0(T)+ RT/1 P_ {sat}(T)であり、 $$

理想気体混合物

理想気体混合物中の種Aについて、種Aの化学ポテンシャルは、純混合種の化学ポテンシャルと同じであるが、ガス混合物中のAの分圧で評価される点を除いて、次のようになる。$$ \ mu_ {Ag}(T、 P、y_A)= \μ_A(T)+ RT \ ln p_A = \ mu_0_A(T)+ RT \ ln(Py)_A = \ mu_A(T、P)+ RT \ ln y_A $$ ここで、$ p_A $はA(バー)の分圧、$ \ mu ^ 0_A(T)$は温度Tと1バールの圧力での純Aの自由エネルギー、Pは混合物(バー) 、$ \ mu_A(T、P)$は混合物の温度と圧力における純Aの自由エネルギーであり、$ y_A $は混合物中のAのモル分率である。したがって、混合物中のAの化学ポテンシャルは、混合物と同じ温度および圧力での純粋なAの化学ポテンシャルに、$ RT \ ln y_A $を混合する補正項を加えたものに等しい。

理想的な液体混合物

理想気体混合物に類推すると、理想液体溶液中の種Aの化学ポテンシャルは、

(T、P)は、P_ {A、sat}(T、P_x_A) )+ RT \ ln x_A $$ ここで、$ \ mu ^ 0_A(T)$は温度Tと1バールの圧力における純粋なAの自由エネルギーであり、$ P_ {A、sat}(T)$は温度Tにおける種Aの飽和蒸気圧)であり、$ x_A $は液体中の種Aのモル分率である。

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