相对活度在物理化学课程中的应用*
2015-02-13宁爱民
大学化学 2015年2期
宁爱民
(河南农业大学理学院 河南郑州450002)
有关活度、化学势及标准状态的概念,在20世纪80~90年代曾进行过较多的讨论[1-4]。这些内容在大部分物理化学教材中均用了较多的篇幅进行介绍[5-8],在本科化学专业的课程教学中一般也都占有较多的学时,但是学生普遍认为这些内容既抽象不易理解,又难于系统掌握。如果引入相对活度的概念[9-13],将有助于学生对化学势表达式和标准状态的理解和应用,增强课程中一些内容和知识点的系统性,既有利于学生深刻理解和掌握相关知识,又可减少教材中一些不必要的重复推导和文字介绍,从而提高教学效率。
1 相对活度的概念
1.1 化学势表达式的通式
通常可以由两种方法得到化学势表达式的通式。
1)根据国家标准[14]和国际标准[15]以及有关文献[1],任意系统中组分B的绝对活度λB的定义为:

式中μB(T,p)为组分B在一定温度T和压力p时的化学势,与T、p及组成有关,R为气体常数。组分B的标准绝对活度的定义[15]为:


式中aB为组分B的相对活度。aB的定义式为:

相对活度的概念在一些国外的教材[9-12]中均有体现和应用,但在国内的教材中应用很少[13]。
2)分别对不同组分的化学势表达式进行推导,然后归纳为一个通式[13]:

式中FB对气体组分而言等于0;对非气体组分,有:

式中Vm,B为组分B在特定条件(不同系统中的组分,Vm,B的具体含义不同[2-3,13])下的偏摩尔体积,pӨ为标准压力(105Pa)。FB是T和p的函数,与相对活度无关。对非气体组分,当p与pӨ相差不是很大时,FB值很小,通常可忽略[2-3,13]。这样,化学势表达式的通式就与式(3)相同了。……
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