Çözeltilerin Termodinamik Özellikleri Bir çözeltideki toplam serbest enerji, çözeltideki türlerin sayısına ve miktarına bağlı olarak \rm G = {\overline G}_1 n_1 + {\overline G}_2 n_2 + ... ifadesi ile verilebilir. Burada; \rm {\overline G}_1 \; ve \; {\overline G}_2 çözeltideki türlerin kısmi molal serbest enerji büyüklükleri, \rm n_1 \; ve \; n_2 çözeltideki türlerin mol sayısıdır. Çözeltideki toplam entropi ve entalpi büyüklüğü içinde benzer eşitlik yazılabilir. \rm S = {\overline S}_1 n_1 + {\overline S}_2 n_2 + ... \rm H = {\overline H}_1 n_1 + {\overline H}_2 n_2 + ... Gibbs serbest enerjisi ile ilgili olarak \rm G=H-TS olduğudan; \rm {\overline G}_1 = {\overline H}_1 - T {\overline S}_1 \rm {\overline G}_2 = {\overline H}_2 - T {\overline S}_2 yazılabilir. Çözeltideki herhangi bir i bileşeninin kısmi molal serbest enerjisinin basınç ve sıcaklığa göre kısmi türevleri sırasıyla; \rm \Big( { \partial {\overline G}_i \over \partial T } \Big)_{n, P} = - {\overline S}_i \;ve \; \Big( { \partial {\overline G}_i \over \partial P } \Big)_{n, T} = {\overline V}_i olacağından; \rm \Big[ { \partial \Big( { {\overline G}_i \over T } \Big) \over \partial T } \Big]_{n,P} = - { {\overline H } _i \over T^2 } elde edilir. Çözeltinin i bileşeninin kısmi molal serbest enerji büyüklüğü maddenin aktivitesine bağlı olarak; \rm {\overline G } _i = {\overline G } _i ^o +RT ln a_i ifadesi ile verilir. Burada \rm {\overline G } _i ^o ; standart şartlarda i bileşeninin kısmi molar serbest enerjisidir. Madde saf halde ve standart halde ise \rm {\overline G } _i = {\overline G } _i ^o dir. i bileşeninin çözeltideki aktifliği, i bileşeninin konsantrasyonu konsantrasyonuna bağlı olarak \rm a_i = f_i C_i şeklinde yazılabilir. Burada \rm f_i ; i bileşeninin aktiflik katsayısıdır. i bileşeninin konsantrasyonu sıfıra doğru yaklaşırken aktiflik katsayı da 1 doğru yaklaşır. \rm \lim_{ C_i \to 0 } { a_i \over C_i } = 1 i bileşeninin molalite konsatrasyonuna bağlı olarak da benzer bir ilişki yazılabilir. \rm \lim_{ m_i \to 0 } { a_i \over m_i } = 1 \rm n_1 \; ve \; n_2 mol sayısında madde içeren iki bileşenli bir sistem için karışma sonundaki serbest enerji değişimi için; \rm \Delta G_{karışım} = G_{çözelti} - (n_1 G_1 ^o + n_2 G_2 ^o ) Burada \rm G_{çözelti} ; çözeltinin serbest enerji değişimi, \rm G_1 ^o \; ve \; G_2 ^o çözeltideki 1. ve 2. bileşenin saf hallerine ait standart serbest enerji değişimleridir. Çözeltinin serbest enerjisi çözelti içinde türlerin molal serbest nerji büyüklüklerine bağlı olarak \rm G = n_1 {\overline G}_1 + n_2 {\overline G}_2 olduğudan, bu son iki eşitlik birleştirilirse; \rm \Delta G_{karışım} = ( n_1 {\overline G}_1 + n_2 {\overline G}_2 ) - ( n_1 G_1 ^o + n_2 G_2 ^o ) \rm \qquad \qquad = n_1 ( {\overline G}_1 - G_1 ^o ) + n_2 ( {\overline G}_2 - G_2 ^o ) \rm \qquad \qquad = n_1 \Delta {\overline G}_1 + n_2 \Delta {\overline G}_2 Burada \rm \Delta {\overline G}_1 = ( {\overline G}_1 - G_1 ^o ) \; ve \; \Delta {\overline G}_2 = ( {\overline G}_2 - G_2 ^o ) olduğuna dikkat edilmelidir. Benzer yaklaşımlar karışımın entalpi, entropi ve hacim değişimleri için de yapılabilir. \rm \Delta H_{karışım} = n_1 ( {\overline H}_1 - H_1 ^o ) + n_2 ( {\overline H}_2 - H_2 ^o ) \rm \qquad \qquad = n_1 \Delta {\overline H}_1 + n_2 \Delta {\overline H}_2 \rm \Delta S_{karışım} = n_1 ( {\overline S}_1 - S_1 ^o ) + n_2 ( {\overline S}_2 - S_2 ^o ) \rm \qquad \qquad = n_1 \Delta {\overline S}_1 + n_2 \Delta {\overline S}_2 \rm \Delta V_{karışım} = n_1 ( {\overline V}_1 - V_1 ^o ) + n_2 ( {\overline V}_2 - V_2 ^o ) \rm \qquad \qquad = n_1 \Delta {\overline V}_1 + n_2 \Delta {\overline V}_2 Böylece karışım oluşumu için; \rm \Delta G_{karışım} = \Delta H_{karışım} - T \Delta S_{karışım} eşitliği elde edilir. Çok bileşenli bir bir sistemde i bileşeninin kısmi molal serbest enerji değişimi \rm {\overline G } _i = {\overline G } _i ^o +RT ln a_i olduğundan iki bileşenli bir sistem için; \rm {\overline G } _1 = {\overline G } _1 ^o +RT ln a_1 \rm {\overline G } _2 = {\overline G } _2 ^o +RT ln a_2 yazılabilir. \rm \Delta G_{ karışım } = n_1 \Delta {\overline G}_1 + n_2 \Delta {\overline G}_2 olduğundan; \rm \Delta G_{karışım} = n_1 RT ln a_1 + n_2 RT ln a_2 elde edilir.