Transcript 部分モルギブズエネルギー

◎ 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）
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
(a) 部分モル体積
H2O 1mol
25℃, 大量のH2O
体積増加： 18 cm3
純水のモル体積
18 cm3 mol-1
H2O 1mol
25℃, 大量のC2H5OH
体積増加： 14 cm3
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
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
◎ 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
・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．
課題 １
⇒ V ＝ VW nW + VE nE
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?
課題 ２
（P. 174 演習）
(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
◎ 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）