规则溶液
2020-03-28 07:10:10
在化学中,规则溶液(英语:Regular Solution) 为最接近理想溶液之真实溶液,满足准化学模式,溶液的混合焓不等于0(理想溶液混合焓=0),溶液混合时总体积等于所有溶液成分之体积加总(同理想溶液),即没有体积变化。规则溶液的混合熵和理想溶液相同,两者皆满足下式:其中
R
{displaystyle R,}
为气体常数,
n
{displaystyle n,}
为溶液中成分的总莫耳数。任何溶液的混合自由能变化
Δ
G
m
{displaystyle Delta G_{m}}
皆可写作:其中
G
x
s
{displaystyle G^{xs}}
为过剩自由能(英语:Excess molar quantity(英语:Excess molar quantity)),
Δ
G
i
d
{displaystyle Delta G^{id}}
为理想溶液的混合自由能。二元规则溶液(仅含A、B两成分)的过剩自由能
G
x
s
{displaystyle G^{xs}}
可以写作以下数学式:将上式带入混合自由能数学式,则二元规则溶液的总莫耳自由能可以写作:其中
N
0
{displaystyle N_{0}}
为亚佛加厥常数,
Z
{displaystyle Z}
为溶液中成分之配位数,
E
{displaystyle {mathcal {E}}}
为A、B形成一个异类键时所放出或吸收之键能,
X
{displaystyle X}
为成分在溶液中之莫耳分率。规则溶液的
Ω
{displaystyle Omega }
可以再进一步写为以系数
α
{displaystyle alpha }
表达之数学式:借由热力学之活度和自由能关系:以及溶液中成分
i
{displaystyle i}
之部分莫耳性质,可得溶液中成分
i
{displaystyle i}
之部分莫耳焓:其中
γ
i
{displaystyle gamma _{i}}
为溶液中成分
i
{displaystyle i}
的活度系数。总结上两行数学式,可得二元规则溶液之数学定义式:γ
>
1
{displaystyle gamma >1}
之溶液称为正偏差溶液γ
<
1
{displaystyle gamma <1}
之溶液称为负偏差溶液,关于偏差请详见拉午耳定律。由于现实中的溶液大部分皆为不理想,故规则溶液成为了一个能简化描述真实溶液的有用模型,透过近似可模拟真实溶液中的行为。规则溶液常用于近似地解释相图中的溶液,尤其是在相图中的混溶间隙(英语:miscibility gap(英语:miscibility gap))。理想溶液
理想气体