Понятие химического потенциала

Фундаментальное уравнение Гиббса для открытых систем

8.1. Дифференциалы характеристических функций

dU = TdS – pdV - dW’

Гиббс ввел в качестве переменной массу, а точнее количество молей компонентов, т.е. для открытых систем нужно учесть химическую работу, которую можно представить как обмен веществом с окружающей средой.

dW_хим. = - .

dU = TdS – pdV + . U = f (S, V, n_k) (8.1)

dН = TdS + Vdp + . H = f (S, p, n_k) (8.2)

dA = - SdT – pdV + . A = f (V, T, n_k) (8.3)

dG = Vdp –SdT + . G = f (p, T, n_k) (8.4)

m_k^a - химический потенциа л всегда является интенсивной характеристикой состояния компонента k в фазе a.

Химический потенциал k –компонента в фазе a показывает изменение любой характеристической функции при введении в систему (фазу) 1 моля k-вещества при постоянных естественных параметрах данной характеристической функции и неизменном количестве других компонентов (или при неизменном составе фазы), его можно также определить как работу, которую нужно затратить на введение в систему 1 моля k-вещества при указанных условиях.

m_k = = ==. (8.5)

Наиболее часто используется именно последнее выражение химического потенциала через энергию Гиббса.

8.3. Интегрирование фундаментального уравнения Гиббса (8.1) по числу молей при постоянных температуре, давлении и составе. Будем увеличивать число молей в системе от нуля до n. В фундаментальном уравнении в качестве независимых переменных выступают экстенсивные величины, которые зависят от числа молей. Если n = 0, то и все экстенсивные переменные имеют в качестве нижнего предела 0.

= T – p dV + (8.6)

U = TS – pV + Sm_kn_k. (8.7)

H = U + pV = TS + Sm_kn_k (8.8)

A = U –TS = -pV + Sm_kn_k (8.9)

G = U + pV – TS = Sm_kn_k (8.10)

Если система однокомпонентная, то уравнение (8.10) вовсе упрощается

G = mn. (8.11)

m = G/n = G Þ(8.12) Химический потенциал чистого вещества численно равен мольной энергии Гиббса.

Отсюда вытекает важное следствие:

Дата добавления: 2013-12-12