电极电势:从电化学势说起*

对于原电池,电极电势的本质是化学体系对电极材料上电子势能的影响,其正负极电势差反映化学能向电能转化的趋势。电极界面上化学物质的氧化/还原反应是通过何种途径影响到电极上电子势能的,现有的教材和论著没有给出明确的解释。本文基于相间电化学势平衡原则阐明了固液界面上离子平衡与电极上电子电势的关系,并由此给出了标准电势的物理含义:它是构成电极体系一系列物性参数的组合,包括被测电极的电子、离子化学势,工作电极电解液的离子化学势,参比电极的电子、离子化学势和参比电极电解液的离子化学势等。     

有限势库化学机最大输出功时循环最优构型

基于有限势容高化学势库和无限势容低化学势库间工作的等温内可逆化学机,在循环总时间一定的条件下,应用最优控制理论导出了一类普适传质规律下对应于最大输出功时化学机循环最优构型.特例分析表明传质定律为g∝△μ(△μ为化学势差)时循环最优构型为低化学势侧工质中关键组分的化学势(或浓度)为常数,而工质与有限势容高化学势库间关键组分的化学势(或浓度)均随时间呈非线性变化且化学势之差(浓度之比)为常数的等温内可逆化学机循环;传质定律为g∝△c(△c为浓度差)时循环最优构型与传质定律g∝△μ下循环最优构型存在显著不同;当高化学势库也为无限势容化学势库时,循环最优构型由两个等化学势传质分支和两个等质量流率分支组成,且与具体的传质定律无关.本文的研究对象具有一定的普适性,研究结果对于实际化学机的优化设计与最优运行具有一定参考价值.     

流体熵相关性质的Monte Carlo模拟新方法

提出了用于计算实际体系熵相关性质的Monte Carlo多级取样分子模拟方法. 应用这一方法, 对硬球流体的化学势及Helmholtz自由能进行了估算, 得到了满意的结果. 计算化学势时, 不存在通常试验粒子方法所遇到的高密度问题. 该方法特别适合规律性的系统研究, 较之普通模拟方法要有效得多. 模拟得到的硬球体系无限稀释组份的超额化学势与对比直径的关系, 在相变区域为一条双凹曲线; 无论是在相变区还是在单相区, Carnahan-Starling公式对这一关系的描述均有较大偏差.     

流体熵相关性质的Monte Carlo模拟新方法

提出了用于计算实际体系熵相关性质的Monte Carlo 多级取样分子模拟方法.应用这一方法,对硬球流体的化学势及Helmholtz 自由能进行了估算,得到了满意的结果.计算化学势时,不存在通常试验粒子方法所遇到的高密度问题.该方法特别适合规律性的系统研究,较之普通模拟方法要有效得多.模拟得到的硬球体系无限稀释组份的超额化学势与对比直径的关系,在相变区域为一条双凹曲线;无论是在相变区还是在单相区,Carnahan-Starling 公式对这一关系的描述均有较大偏差.     

热力学平衡中的假想态浅议

在热力学平衡中,假想态概念可拓展应用于稀溶液中溶质化学势等温式的推导、非均相体系中平衡常数的计算及电化学体系中电极电势的求算等。     

化学势变化率对催眠药类化合物QSAR影响

为了改善定量构效关系研究中的相关性系数,更加精确地预测有关化合物的活性,我们引入化学势变化率作为量子化学反应性指数参与了QSAR计算。本文通过苯并二氮杂齛类化合物催眠性能的定量构效关系研究,发现引入了化学势变化率作为量子化学反应性指数后,QSAR相关性有所提高,大多数化合物的计算值与实验数据的误差减少。研究结果表明,在进行QSAR计算时,引入化学势变化率有助于提高苯并二氮杂齛类化合物催眠活性的预测能力。本研究基于这样一个假设:生物体内药物分子的化学势变化也将按比例地反映在生理反应或生物活性的变化中。为此,我们通过苯并二氮杂齛类化合物的定量构效关系研究进行了初步验证。     

化学势概念的正确理解及应用

化学势概念的正确理解及应用杨永华（吉林大学化学系长春１３００２３）化学势的概念是物理化学中的基本概念之一。它在化学热力学、化学动力学、电化学及统计热力学中均有重要的应用。有关化学势的概念在各教材中都做了确切的定义和严谨的描述，但是在具体应用这一概念的...     

稀溶液的渗透压、化学势、外压与蒸气压关系

以外压对化学势的影响为主线,从外压对化学势的改变和外压对稀溶液蒸气压的改变两个方面,讨论了稀溶液的渗透压、化学势、外压与蒸气压关系。以帮助学生更好地理解和掌握这些基本概念。     

物理化学中化学势的含义及应用详解

对化学势概念作了比较详细的解读，并结合扩散、相变化、渗透以及化学变化等过程，对化学势判据在这些过程中的应用给出了图文并茂的说明，借此充分阐述了化学势所体现的化学中变化趋势的这一势的含义。     

稀溶液中化学势的计算以及渗透压公式的推导

将溶液中某组分化学势的计算方式归纳为两种:(1)利用气液平衡时,溶液中某组分的化学势和气相中该组分的化学势相等这一关系来计算;(2)利用溶液中某组分化学势的全微分表达式直接积分来计算。在此基础上,给出了渗透压公式的一种新推导方式,并指出部分物理化学教材关于渗透压定义(Π=p2-p1)的不合理性以及推导渗透压时存在的不妥之处。     

气体混合物各组分化学势的Monte Carlo模拟

在则系综测试粒子Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ （ＧＣＭＣ）方法模拟常温下空气（以氮气为代表）及其污染物微量有机物（以苯为例）的混合物中各组分的化学势。模拟中,氮气和苯分子采用ＬＪ球型分子势能模型,采用Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｓ抽样及周期边界条件。通过模拟并拟合得到了３００．２Ｋ、苯的摩尔分数为０．０６２５,氮气及苯化学势与压力的关联式,以用于狭缝碳孔中该混合物体系的选择性吸附。     

关于有纯凝聚相物质的反应体系平衡解的讨论

一般教科书以气相反应为例,从混合自由能的存在,阐述了封闭体系中均相化学反应通常不能进行到底的原因.在一定条件下,均相反应进行到一定程度便达到平衡,体系中各反应物质均不可能完全消失.推广到复相封闭体系,上述结论一般仍能适用;但对有纯凝聚相物质参加的反应,因纯固体或纯液体物质的化学势不受体系组成的影响,在反应过程中就有可能完全消失,使反应进行到底而建立不起平衡.多数教科书对此论述较少,本文     

应用量子化学反应性指数评估化合物的亲核能力

评估化合物的亲核性能,对于设计化学反应的条件、研究反应机理、探讨药物与受体或酶作用靶点提供量子化学反应性参数,具有重要意义。本文在概念密度泛函理论的基础上,以得失电子前后化学势的变化,评估分子的反应性指数;用福井函数值,计算分子中各原子的反应性指数。选择脂肪胺、氨基酸和芳香胺三类胺及常用阴离子为研究对象,采用Gaussian软件分别对化合物分子及其失电子态进行结构优化和单点能计算。结果显示,建立的化学势变化值作为反应性指数的评估方法,与实验值基本吻合;所研究的几种有机分子的福井函数值与实际亲核能力基本一致。这表明可以采用得失电子前后的化学势变化值和福井函数值来预测分子和原子的亲核反应性。     

关于球形小液滴热力学公式及其气液平衡条件的讨论

依据热力学第一和第二定律,从不同角度导出了球形小液滴的热力学基本公式。明确指出公式中的压力为液体相的压力,不是气相压力。分别用熵判据和Gibbs自由能判据证明了小液滴的气液相平衡条件为物质在两体相的化学势相等。强调指出:相平衡条件具有普适性,与是否为孤立体系或封闭体系及其类型无关,不仅适于球形液滴,对其他形状的液体也适用。对文献中存在的相关问题进行了较详细的讨论,澄清了一些容易模糊的认识。     

化学平衡教学中的两个误区

目前在物理化学教材及课堂教学中对热力学平衡概念的认识上存在一些误区：化学反应一定存在化学平衡;化学平衡时,反应物的化学势等于生成物的化学势,等等。本文将就这些问题展开讨论。     

Lennard-Jones流体气液相图的粒子交换分子动力学模拟研究

利用粒子交换分子动力学模拟方法(Particle exchange molecular dynamics,PEMD)研究了Lennard-Jones流体的气液相图．模拟中,用两个耦合箱分别代表液相和气相．通过直接比较两箱的粒子化学势来控制交换粒子,从而达到两相平衡．采用Widom方法计算化学势．两模拟箱平衡时具有相同的温度、压强和粒子化学势．模拟的气液相图结果与利用其它方法得到的Lennard-Jones流体气液相图符合得很好．     

三维纳米液膜沉积结构的模拟研究

基于三维动力学蒙特卡罗模型,再现了纳米液膜干燥后形成的双尺度沉积结构,探究了液体化学势、纳米粒子移动速率、液体临界蒸发率以及化学势锐度等参数对纳米液膜沉积结构的影响。结果表明,纳米液膜干燥时,液膜中的纳米粒子随着三相线移动自组装形成各种各样的沉积结构沉积在基板上。纳米液膜蒸发过程中,当液体蒸发达到临界蒸发率时液体化学势将发生突变,使其形成两种沉积结构。随液体初始化学势的增大,沉积结构逐渐变为均匀分布的密集网状结构。液体临界蒸发率越小,液体化学势突变后形成的沉积结构越明显。纳米粒子的移动速率越快,沉积结构中的枝状结构越少。化学势锐度对双尺度沉积结构的差异有很大的影响,锐度越大,两种沉积结构的差异越大。     

氢键诱导侧链液晶高分子的分子理论

将自组装概念引入Flory-Huggins格子理论,导出定向混合的氢键诱导侧链液晶高分子体系在各向同性相的混合自由能和各组分的化学势;由Maier-Saupe平均场理论给出在向列相的混合自由能和各组分的化学势,建立了氢键诱导侧链液晶高分子的分子理论模型.计算结果表明,由于氢键的方向性和饱和性决定自组装体中主客体的容纳能力,在相图上出现一个峰值;提高氢键相互作用参数和增加羧基含量,不仅自组装体的热稳定性增加,而且峰值向小分子含量低的方向移动;聚合物分子量对自组装体的热稳定性影响存在一个临界值,超过临界值后,热稳定性与分子量无关.     

广义不可逆四库等温化学势变换器的最优性能

建立受传质不可逆性、质漏以及内部耗散等多种不可逆性影响的一类广义不可逆四库等温化学势变换器的新循环模型,用有限时间热力学或热力学优化理论导出了循环的泵能率和性能系数间的基本优化关系,得到了最大性能系数及相应泵能率和最大泵能率及相应性能系数．分析了各不可逆性对循环性能的影响,结果表明质漏对化学势变换器性能有定性和定量的影响,而内部耗散仅有定量的影响．所得结论可为电化学、光化学、质量交换器及固态设备等的参数优化和性能改善提供新的理论指导．     

萃提技术在皂素生产中的应用

天然产物的提取是一个复杂的过程。当溶剂加入到植物原料中时，在溶剂的扩散和渗透作用下，渗透至原料的内部，将原料中可溶性物质进行溶解，从而造成内部及其吸附溶剂和外部溶剂的浓度不一致，存在一定的化学势差，它付之间不断地进行交换，直至它们的化学势趋于一致，内外溶液的浓度达到一种动态平衡，此时原料、吸附溶液和外部溶液的浓度基本保持衡定，溶济提取达到最大效能［１，５］．将该溶液滤出，破坏它们之间的平衡，重新加入新的溶剂促使它们之间进行新的交换，建立一种新的平衡体系，并不断地破坏它们，从而不断地将原料中的成分…