什麼是平均位能理論

建立在對應態原理基礎上的一種溶液理論,可分為單液理論和雙液理論。根據對應態原理,保形液體的位形配分函數為:

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q(慘,堝)是對該組保形液體都適用的函數,與該液體的對比温度慘和對比體積堝有關。

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式中k為玻耳茲曼常數;V為體積;T為熱力學温度;N為分子數。

單液理論把混合物等價於一種假想液體,此液體每一分子具有混亂地為其他分子所包圍的平均位能,平均一對分子的相互作用特徵參數為〈ε*〉和〈r*〉,它們與混合物的組成有關。I.普里戈金提出,在一對分子的勢能函數為倫納德-瓊斯型,即

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的情形下:

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式中xA和xB為組分的摩爾分數。位形配分函數為:

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式中NA和NB為分子數。由此得出用一套參數<慘>、<堝>來描述溶液的性質的表示式,稱單液理論。

雙液理論把混合物等價於兩種假想液體混合而成的理想溶液。一種假想液體以 A分子為中心, 具有混亂地為其他分子所包圍的平均位能,平均一對分子的相互作用特徵參數為<ε壓>和<r壓>。另一種以B分子為中心,具有混亂地為其他分子所包圍的平均位能,平均一對分子的相互作用特徵參數為<ε壔>和<r壔>;普里戈金提出:

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溶液的位形配分函數為:

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雙液理論用兩套參數<慘A>、<堝A>和<慘B>、<堝B>來描述溶液的性質。單液理論和雙液理論的q(<慘>,<堝>)可以從液體的統計力學模型或純A和純B的物理性質得到。

平均位能理論的適用範圍比保形溶液理論要寬一些,不侷限於兩種分子大小和形狀相近的溶液,能夠對吉布斯函數GE和體積VE符號相反的現象給予與實驗結果較為符合的解釋。20世紀60年代後期,出現了平均位能的范德瓦耳斯型理論,與實驗結果比較,符合程度有所改進。