规则溶液

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。[1]

规则溶液的混合熵和理想溶液相同[1],两者皆满足下式:

其中气体常数, 为溶液中成分的总莫耳数。

特点

任何溶液的混合自由能变化 皆可写作:

 

其中 过剩自由能(英语:Excess molar quantity英语Excess molar quantity), 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 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:

 
  是一个与温度无关之常数。

其中 亚佛加厥常数 为溶液中成分之配位数 为A、B形成一个异类键时所放出或吸收之键能 为成分在溶液中之莫耳分率

规则溶液的 可以再进一步写为以系数 表达之数学式:

 

借由热力学活度自由能关系:

 

以及溶液中成分 部分莫耳性质,可得溶液中成分 之部分莫耳焓:

 
 

其中 为溶液中成分 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:

 
 
 

 之溶液称为正偏差溶液

 之溶液称为负偏差溶液,关于偏差请详见拉午耳定律

用途

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)。[2]

参考文献

  1. ^ 1.0 1.1 P. Atkins and J. de Paula, Atkins' Physical Chemistry (8th ed. W.H. Freeman 2006) p.149
  2. ^ The Term 'Regular Solution'页面存档备份,存于互联网档案馆) Nature, v.168, p.868 (1951)

参见

理想溶液 理想气体