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◎ 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.

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2 ◎ 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)

3 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

4 (a) 部分モル体積                                純水のモル体積   18 cm3 mol-1                                  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 H2O 1mol 体積増加: 18 cm3 25℃, 大量のH2O H2O 1mol 体積増加: 14 cm3 25℃, 大量のC2H5OH

5 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

6 ◎ 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

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8 ・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.

9 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?

10 課題 2 (P. 174 演習)

11 (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

12 ◎ 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)


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