【물리화학1】 5장 단순 혼합물

0. 이전 이야기

 

1장 기체의 성질에서는 이상기체와 실제기체의 움직임에 대하여 배움

2장에서는 열역학 제 1법칙을 주제로 내부에너지와 엔탈피를 배웠으며 이들이 상태함수임을 활용해 완전 미분을 통해 다양한 일반식을 도출했음, 또한 다양한 상황에서의 변수의 변화 구했음

3장에서는 이를 토대로 과정의 자발성에 주목함, 계와 주위 모두를 주목하는 엔트로피와 계만을 주목하는 Gibbs 에너지와 Helmholtz 에너지에 대해 배웠으며 열역학 1법칙과 2법칙을 결합하여 Maxwell 관계식을 구해 다양한 열역학적 문제를 해결함

4장은 상의 변화에 대해 배웠음, 주어진 압력 하에서 한 물질이 그 물질에 고유한 온도에서 다른 상으로 자발적인 상 전이를 일으킴

한 물질의 여러 상들이 안정하게, 즉 Gibbs 에너지가 가장 낮게 존재할 수 있는 압력과 온도의 영역을 그린 것이 상평형 그림임

상 규칙을 통해 자유도 식을 정의하고 화학 퍼텐셜 $\mu$를 이용해 안정도에 영향을 주는 조건을 결정함

또한 기울기인 dp/dT를 이용해 각 상들의 변화에서의 기울기를 구하여 상 평형 그림을 설명함

 

1. 혼합물에 대한 열역학

 

화학 퍼텐셜의 개념을 확장시켜 분몰 양이라고 부르는 성질중 하나임을 보이고, 혼합물 속 한 물질의 화학 퍼텐셜을 이용해 그 혼합물의 물리적 성질을 나타내는 방법에 관해 배움

이때 사용되는 근본적인 원리는 앞서 4장에서도 갖오했던 평형을 이루고 있는 종은 어느 상에 있건 화학 퍼텐셜이 동일해야 한다는 것임

Raoult의 법칙이나 Henry의 법칙을 통해 화학 퍼텐셜을 몰 분율을 가지고 나타냄

https://nate0707.tistory.com/86

【물리화학1】 5-1 혼합물에 대한 열역학

 

2. 용액의 성질

 

화학 퍼텐셜의 개념을 이용해 용액의 일부 열역학적 성질에 미치는 용질의 효과를 설명함

용매의 증기 압력 내림, 끓는점 오름, 어는점 내림, 및 삼투압 등이 이에 해당함

또한 정규 용액을 통해 실제 용액의 모형을 만들 수 있고 이를 통해 이상 용액의 성질로부터 실제는 어떻게 다른지 비교 가능함

https://nate0707.tistory.com/87

【물리화학1】 5-2 용액의 성질

 

3. 2성분 계의 상평형 그림

 

상평형 그림은 혼합물의 평형 성질을 요약하는 데 광범위하게 사용됨

4장에서 단순 물질의 평형에 대해 배웠다면 여기서는 점차 더 복잡한 계들을 설명하고자 함

각 경우마다 계의 여러 상들의 안정한 조건에 관해서 관찰된 실험 내용을 통해 상평형 그림을 완성함

https://nate0707.tistory.com/88

【물리화학1】 5-3 2성분 계의 상평형 그림

 

4. 3성분 계의 상평형 그림

 

대부분의 신소재 물질들은 성분이 셋 이상임

따라서 상평형 그림을 어떻게 3성분 계에 적용하고 해석하는지 공부함

https://nate0707.tistory.com/89

【물리화학1】 5-4 3성분 계의 상평형 그림

 

5. 활동도

 

실제 혼합물 속에 들어있는 물질의 화학 퍼텐셜을 나타내는 데는 활동도라고 부르는 유효 농도가 이용됨

활동도의 정의와 측정법에 대해 배우며 경우에 따라서는 분자간 상호작용을 이용해서 이 활동도를 해석할 수도 있음

https://nate0707.tistory.com/90

【물리화학1】 5-5 활동도

 

6. 이온의 활동도

 

화학에서 가장 중요한 혼합물 중 하나는 전해질 용액으로 이러한 용액들은 이온들 간의 장거리 상호작용 때문에 이상적 용액으로부터 크게 벗어남

따라서 여기서는 묽은은 용액을 만들어 이상적 행동으로부터의 이탈을 추정하고 더 진한 용액으로의 확장을 공부할 것임

https://nate0707.tistory.com/91

【물리화학1】 5-6 이온의 활동도