本文拟在前期工作^[1-3]的基础上结合具体实例，探究25℃时化学反应“C(金刚石)→C(石墨)”中相关物质的标准化学势及化学势的热力学计算原理，供参考.

1. 纯固相物质化学反应“A(s)→B(s)”的热力学等温方程

   对于纯固相物质化学反应“A(s)→B(s)”，其热力学等温方程参见如下式（1）所示：

   Δ_rG_m（T）=Δ_rG^θ_m（T）+RT·lnJ                （1）

   式（1）中热力学平衡常数（K^θ）及反应商（J）的定义式分别如下：

                           （2）

                                 （3）

   式（2）及（3）中“n^eq(A,s)及n^eq(B,s)”代表平衡时A、B两种物质的物质的量；“n(A,s)及n(B,s)”代表

任意时刻A、B两种物质的物质的量；另n^θ=1mol，下同.

  2. 凝聚相物质标准化学势（μ^θ）及化学势（μ）的热力学计算原理

      对于纯固相物质化学反应“A(s)→B(s)”，热力学规定：

               （4）

       Δ_rG^θ_m=-RT·lnK^θ                                （5）

      将式（2）代入式（5），并整理可得：

           （6）

       式（6）结合式（4），并推理可得：

                           （7）

                          （8） 

       式（7）及（8）即为纯固相物质A与B的标准化学势的热力学计算公式. 

       又依热力学基本原理可得：

                       （9）

      式（4）、（7）、（8）及（9）结合式（1）可得：

                          （10）

                          （11）

      式（10）及（11）即为纯固相物质A及B化学势的热力学计算公式.

 3.“C(金刚石)及C(石墨)”标准化学势及化学势的热力学计算实例

[例]. 试计算25℃时化学反应“C(金刚石)→C(石墨)”在下列两种情况下，C(金刚石)及C(石墨)的标准化学势及

化学势；①初始金刚石的物质的量为1mol，石墨的物质的量为0.5mol；②初始金刚石的物质的量为2mol，石

墨的物质的量为3mol；并且已知该反应的热力学平衡常数K^θ=3.2217.

  3.1“C(金刚石)及C(石墨)”标准化学势及化学势的热力学计算（一）

    3.1.1 “C(金刚石)及C(石墨)”标准化学势的热力学计算

                          C(金刚石)    →    C(石墨)

初始/mol              1                       0.5

平衡/mol              1-x                    0.5+x

 将相关数据代入式（2）可得：

  由上式可解得：x=0.6447(mol)

  由式（8）可得：

  将相关数据代入上式可得：

                      =-0.3350kJ·mol^-1

   由式（7）可得：

   将相关数据代入上式可得：

                          =2.5651kJ·mol^-1

  3.1.2 “C(金刚石)及C(石墨)”化学势的热力学计算 

    由式（11）可得：

    将相关数据代入上式，并计算可得：

                 =-2.0532kJ·mol^-1

    由式（10）可得：

    将相关数据代入上式，并计算可得：

                        =2.5651kJ·mol^-1

  3.2“C(金刚石)及C(石墨)”标准化学势及化学势的热力学计算（二）

    3.2.1 “C(金刚石)及C(石墨)”标准化学势的热力学计算

                          C(金刚石)    →    C(石墨)

初始/mol              2                       3

平衡/mol              2-x                    3+x

 将相关数据代入式（2）可得：

  由上式可解得：x=0.8156(mol)

  由式（8）可得：

  将相关数据代入上式可得：

                      =-3.3194kJ·mol^-1

   由式（7）可得：

   将相关数据代入上式可得：

                          =-0.4195kJ·mol^-1

  3.2.2 “C(金刚石)及C(石墨)”化学势的热力学计算 

    由式（11）可得：

    将相关数据代入上式，并计算可得：

                  =-0.5961kJ·mol^-1

    由式（10）可得：

    将相关数据代入上式，并计算可得：

                        =1.2987kJ·mol^-1

 4. 结论

   ⑴，；

   ⑵，；

   ⑶“C(金刚石)及C(石墨)”的标准化学势及化学势数值与系统中“C(金刚石)及C(石墨)”的初始投入量相关.

  参考文献

[1]余高奇.凝聚相反应热力学等温方程的应用实例.科学网博客,2025,3,10.

[2]余高奇.凝聚相反应“C(金刚石)→C(石墨)”的热力学过程解析.科学网博客,2025,2,10. 

[3]余高奇.凝聚相反应热力学等温方程的构建.科学网博客,2024,12,09.