固体的化学势为多少

A. 化学势的简介

1摩尔化学纯物质的吉布斯函数,通常用符号μ表示。如以G表示热力学系统的吉布斯函数，n表示系统中物质的摩尔数，则 ；对于多元系，以ni表示第i组元的摩尔数，则第i组元的化学势μi表示在温度T、压强E及其他组元的摩尔数nj不变的条件下，每增加1摩尔i组元时，系统的吉布斯函数的增量： 。
化学势在处理相变和化学变化的问题时具有重要意义。
在相变过程中，由于物质在不同组元间的转移是在恒温和恒压下进行的，故可以通过比较两相中物质化学势的大小来判断物质在各组元间转移的方向和限度，即物质总是从化学势较高的相转移到化学势较低的相。当物质在两相中的化学势相等时，则相变过程停止，系统达到平衡态（见相和相变）。
以μ和μ分别代表第i组元在α相和β相中的化学势，则当 时，第i组元物质即由α相进入β相。当 时，两相中第i组元物质达到平衡。可见，物质在两相中的化学势不同，是发生相变的条件。
对处在恒温和恒压条件下的化学反应，可用化学势来标志化学反应自发进行的方向。如果多元单相系的化学反应在温度和压强不变的情形下进行，系统的总吉布斯函数的改变是 ，式中Δni为反应中各组元摩尔数的改变量。平衡态的吉布斯函数最小，则有ΔG=0，即 。
一般情况，化学反应可以写成 ，式中Ai代表反应物类型（即组元），vi代表反应方程中反应物的系数。正系数指生成物，负系数指反应物。此时Δni，满足下面关系 ，式中ε为任意无穷小量。于是平衡条件可以写成 。
如果条件(4)不满足，则平衡不成立，于是发生反应。反应进行的方向必使吉布斯函数减少，即 。由此可知，如果 ，则反应正向进行(ε>0)；如果，则反应逆向进行(ε﹤0)。由于μi在决定化学反应进行方向上的作用，故称它为化学势。
为什么生物系统中化学势可以用亥姆霍兹自由能？化学势就是吉布斯自由能对成分的偏微分，化学势又称为偏摩尔势能。偏摩尔量都是系统的强度性质，强度性质在物理化学中也常可以写成偏微商的形式，比如温度T=dE/dS。若在恒压下将分子依次加入系统，为驱动其中每一个分子，需要完全相同的努力，此过程体积变大而系统的密度和压强保持不变，这样单个分子的热力学状态可以用吉布斯自由能G除以分子数N来恰当描述：μ=G/N，式中μ为化学势，N为分子的摩尔数。在低压下，液体或固体中或生物系统中，亥姆霍兹自由能F≈G，故μ≈F/N。

B. 温度为273k，压力为100千帕下液态水的化学势小于固态水的化学势，为什么

可以从克拉伯龙方程出发，在水的单组分相图中水与冰的平衡线的斜率是小于0的,又因为273k冰的凝固点压力远小于100kpa,从而升高压力，冰的凝固点降低，从而在该温度下，冰有融化成水的趋势，所以该条件下冰的化学势大于水的化学势.
同样可以根据勒夏特列平衡移动原理，升高压强平衡向体积减小的方向移动，从而可以同样得到以上结论。

C. 单一组分过冷液体的化学势与其固体的化学势哪个高

单一组分过冷液体的化学势与其固体的化学势哪个高
由常识知过冷液体自发凝固成固体，即此时固体更稳定，化学势低。
一定要推导的话，构建可逆过程，假设常压下过冷水为263K.
过冷水(l,263k)→水(l,273k)→冰(S,273k)→冰(S,263k)
ΔG（过冷水→冰，263K）=ΔG1+ΔG2+ΔG3 等压ΔG=-SdT
=-ΔrSm(l)*10K+0+（-ΔrSm(s)*(-10K)）
=10K*(ΔrSm(s)-ΔrSm(l)) 液体熵大于固体，所以此式大于0
=ΣnBμ=μ过冷水-μ冰 得证 μ过冷水>μ冰

D. 过冷液体的化学势比其固体的化学势高，为什么

过冷液体很可能由于外界微扰就变为固体，这种转化的趋势就说明其化学势高于固体

E. 标准状态下物质的化学势

化学势（Chemical potential ）：化学势就是吉布斯自由能对成分的偏微分，化学势又称为偏摩尔势能。偏摩尔量都是系统的强度性质，强度性质在物理化学中常写成偏微商的形式.
一种物质A被添加到另一种物质B中，混合物的自由能G可以表示为：
G= XAGA+ XBGB+ ΔGmix
其中：XA和XB分别为物质A、B的含量，GA 和GB分别为物质A、B的吉布斯自由能。
而 ΔGmix=ΔHmix- TΔSmix
对于理想固溶体而言，系统中两物质的体积以及内能均保持不变，因此焓变为零，即ΔHmix=0，统计热力学给出混合熵的公式为：
ΔSmix=-R(XAlnXA+ XBlnXB)
因此，混合后系统的吉布斯自由能为：
G = (GA + RT lnXA) XA + (GB +RT lnXB) XB
物质A、B的化学势uA, uB就分别等于：
uA = GA + RT lnXA
uB = GB + RT lnXB
因此，混合后系统的吉布斯自由能可以用化学势表示成：
G= uA XA + uB XB
从微分学理解，化学势就是吉布斯自由能对成分的偏微分
uA=(ΔG/ΔnA) T,P,nB=常数
所以，化学势又称为偏摩尔势能。
讨论：
1、物理意义：
恒温恒压条件下，在指定组成的无限大体系中，加入1mol的B物质引起体系的Gibbs能的改变。也就是说，在指定条件下1mol的B物质对体系的G的贡献。化学势是强度性质，状态函数。
2、约束条件
注意到，化学势的定义是从恒温、恒压、恒内能、恒体积条件下得到的，因此实际固溶体中，系统自由能变化还会包括化学势以外的能量变化。
化学势的偏微分定义具有普适性，表示成分变化对能量变化的影响，即可以是线性关系，也可以是非线性关系。
3、适用范围
化学势的适用范围是气体、液体，但对于固体而言，由于引入一种物质，系统的原有物质不可能保持恒定，即内能和体积将会相应发生改变，此时，化学势需要做出相应修正，用扩散势代替。稳定单质的自由能为0.

F. 化学势的高低怎么比较

吉布斯自由能判据，即△G判据，适用于封闭、单或多组分、恒压变化的系统。赫姆霍兹由能判据，即△A判据，适用于封闭、单或多组分、恒容变化的系统。化学势判据适用于封闭、单或多组分、恒压或恒容变化的系统。即化学式判据包含了上述两个判据。

化学势

化学势是物理内容丰富的热力学强度量，如果说温度是表征系统能量以热量传递的趋势，压强表征能量以功传递的趋势，那么化学势是表征系统与媒质，或系统相与相之间，或系统组元之间粒子转移的趋势。粒子总是从高化学势向低化学势区域、相或组元转移，直到两者相等才相互处于化学平衡。

适用范围

化学势的适用范围是气体、液体，但对于固体而言，由于引入一种物质，系统的原有物质不可能保持恒定，即内能和体积将会相应发生改变，此时，化学势需要做出相应修正，用扩散势代替。

G. 用逸度计算固体物质的化学势时，参考态是什么呀

实际溶液中溶质 (惯例Ⅳ) * 活度与气液（固）平衡 总结：化学势表达式 在恒温恒组成条件下， 选择恰当的参考状态，而将实际状态与参考状态的差异用合适的物质特性来表达。 原则上参考状态可以任意选取。 理想气体及其混合物 实际气体、液体和 固体及其混合物 —处于气体标准状态时物质 i 的化学势，即温度为T 压力为 的理想气体 i 的化学势 逸度的物理意义： 逸度是在化学势表达式中相对于理想气体的校正压力（分压） 另一种形式的相平衡条件 惯例Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ 液态和固态混合物或溶液 蒸气可视为id.g 理想混合物 实际混合物 惯例I以系统温度、压力下的纯组分液体或固体作为参考状态。 蒸气可视为id.g 理想稀溶液 （溶剂A,惯例Ⅰ；溶质B,惯例Ⅱ） 实际溶液 惯例II以系统温度、压力下，具有理想稀溶液特性的 液态或固态虚拟纯组分B作为参考状态。 理想稀溶液 实际溶液 惯例I以系统温度、压力下的纯组分液体或固体作为参考状态。 蒸气可视为id.g 惯例Ⅲ 惯例III，以系统温度、压力下，标准质量摩尔浓度的理想稀溶液中的溶质作为参考状态。 惯例Ⅳ 惯例Ⅳ，以系统温度、压力下，浓度为1mol.dm-3的理想稀溶液中的溶质作为参考状态。 讨论： 1.活度的数值取决于参考状态的选择 —— 相对逸度 2.活度与逸度的关系 五.不同惯例（参考状态）的活度因子间的换算 活度因子的数值取决于参考状态的选择，然而化学势 应为同一量值，平衡蒸气压也应是同一量值，由此可得： 一.理想混合物（理想溶液，蒸气可视为id.g） 令： 惯例I，以系统温度、压力下的纯组分液体或固体作为参考状态。 与 的差异，用系统特性 表达。 二、实际混合物 路易斯 参考状态：同惯例Ⅰ *活度ai～校正浓度 (惯例Ⅰ) ai状态函数，强度性质 *活度因子 *活度与气液（固）平衡 正偏差 负偏差 当 ， ai 是将拉乌尔定律用于

H. 273k,200kpa时，液态水和固态水的化学势大小为什么

固态化学势大于液态化学势，压力增大冰会变成水，从化学势高的变向化学势低的。

恒温恒压条件下，在指定组成的无限大体系中，加入1mol的B物质引起体系的Gibbs能的改变。也就是说，在指定条件下1mol的B物质对体系的G的贡献。

化学势的定义是从恒温、恒压、恒内能、恒体积条件下得到的，因此实际固溶体中，系统自由能变化还会包括化学势以外的能量变化。

(8)固体的化学势为多少扩展阅读：

分子总是从化学势高的相进入化学势低的相，从而降低系统的总自由能，并使系统达到平衡态，达到平衡时将满足温度相等TA=TB和化学势相等μA=μB。

在判断化学反应方向的时候，我们常用吉布斯自由能来判断，相比之下化学势判断更为基本。其实在化学、热力学和统计物理中都可以有不同的理解，用纯粹的物理化学角度来理解会很抽象。

我们可以把化学势看作一种类似温度的强度物理量，温度是能量关于熵的微分，化学势是自由能关于物质量的微分。化学势表示成分变化对能量变化的影响，描述了系统发生交换时的“粒子的可获得性”，如果化学势在两个系统中相等，系统就不存在交换。

I. 各种形态物质化学势的表达式

各物质形态的化学势可统一地表示为（李大珍，1982）：

水文地球化学

式中：为第i种组分的标准化学势，即该组分以纯态物质存在时在指定温度T、压力P下的化学势。a_i为第i种组分的活度，对于理想气体，它表示分压；对于实际气体，它表示逸度；对于理想溶液，它表示浓度；对于非理想溶液，它表示活度，等等。表2-1-1给出了各种不同物质形态时活度a_i的具体含义。

表2-1-1 不同物质形态中活度a_i的含义

J. 固体nacl的化学势与溶液nacl化学势那个大

溶液nacl化学势势大，所以不可能相等，相等的话就平衡了，固体要析出，化学势从高的到低的，母液到固体，所以前面低，后面高