物理化學簡明教程（第二版）

緒論1
0.1物理化學及其研究內(nèi)容1
0.2物理化學的作用2
0.3學習物理化學的方法3
0.4物理量的表示及運算4
第1章熱力學基本原理7
1.1熱力學基本概念8
1.1.1系統(tǒng)與環(huán)境8
1.1.2狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)9
1.1.3過程與途徑10
1.1.4熱力學平衡狀態(tài)11
1.2熱力學第一定律11
1.2.1熱力學第一定律的文字表述11
1.2.2熱和功12
1.2.3熱力學第一定律的數(shù)學表達式12
1.3體積功的計算、可逆過程14
1.3.1不同過程的體積功14
1.3.2可逆過程15
1.4焓與熱容17
1.4.1焓的定義17
1.4.2熱容18
1.5熱力學第一定律在單純物理變化過程中的應(yīng)用20
1.5.1熱力學第一定律對理想氣體的應(yīng)用20
1.5.2熱力學第一定律對實際氣體的應(yīng)用24
1.5.3熱力學第一定律對相變過程的應(yīng)用25
1.6熱力學第一定律對化學反應(yīng)的應(yīng)用——熱化學26
1.6.1熱化學基本概念27
1.6.2化學反應(yīng)焓變的計算30
1.7熱力學第二定律的文字表述36
1.7.1自發(fā)過程的共同特征36
1.7.2熱力學第二定律的文字表述37
1.8卡諾循環(huán)和卡諾定理38
1.8.1卡諾循環(huán)和卡諾熱機38
1.8.2卡諾定理40
1.9熵函數(shù)41
1.9.1可逆過程的熱溫商和熵的定義41
1.9.2克勞修斯不等式——熱力學第二定律的數(shù)學表達式42
1.9.3熵增原理43
1.9.4熵的物理意義44
1.10熵變的計算45
1.10.1簡單狀態(tài)變化(p、V、T變化)過程熵變的計算45
1.10.2相變化過程熵變的計算49
1.10.3熱力學第三定律和化學反應(yīng)的熵變51
1.11過程方向的判據(jù)53
1.11.1亥姆霍茲函數(shù)A53
1.11.2吉布斯函數(shù)G54
1.11.3過程方向的判據(jù)54
1.11.4ΔA和ΔG的計算55
1.12熱力學函數(shù)關(guān)系式58
1.12.1定義式58
1.12.2熱力學基本方程59
1.12.3熱力學基本方程的派生公式59
1.12.4麥克斯韋關(guān)系式60
1.12.5關(guān)系式的應(yīng)用60
1.13非平衡態(tài)熱力學簡介66
1.13.1非平衡態(tài)熱力學基礎(chǔ)67
1.13.2線性非平衡態(tài)熱力學68
1.13.3非線性非平衡態(tài)熱力學70
思考題72
概念題74
習題76
第2章多組分系統(tǒng)熱力學80
2.1偏摩爾量81
2.1.1偏摩爾量的定義82
2.1.2偏摩爾量的集合公式83
2.1.3吉布斯杜亥姆方程84
2.2化學勢85
2.2.1化學勢的定義85
2.2.2化學勢與壓力、溫度的關(guān)系86
2.2.3化學勢判據(jù)及其應(yīng)用舉例87
2.3氣體物質(zhì)的化學勢88
2.3.1理想氣體的化學勢89
2.3.2實際氣體的化學勢89
2.4理想液態(tài)混合物和理想稀溶液的化學勢93
2.4.1拉烏爾定律和亨利定律93
2.4.2理想液態(tài)混合物的化學勢96
2.4.3理想稀溶液的化學勢99
2.5稀溶液的依數(shù)性101
2.5.1溶液的凝固點降低和沸點升高101
2.5.2溶液的滲透壓106
2.6實際溶液中各組分的化學勢108
2.6.1活度和活度系數(shù)108
2.6.2非理想液態(tài)混合物中各組分的化學勢109
2.6.3非理想稀溶液中各組分的化學勢110
2.6.4活度的測定110
思考題111
概念題111
習題113
第3章化學平衡115
3.1化學反應(yīng)的方向和限度116
3.1.1化學反應(yīng)的方向和平衡條件116
3.1.2化學反應(yīng)的等溫方程117
3.1.3標準平衡常數(shù)117
3.2平衡常數(shù)119
3.2.1理想氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)119
3.2.2有純凝聚態(tài)物質(zhì)參加的理想氣體化學反應(yīng)的平衡常數(shù)121
3.2.3平衡常數(shù)的測定與計算122
3.2.4平衡組成的計算125
3.3溫度對標準平衡常數(shù)的影響126
3.4其他因素對理想氣體化學平衡的影響129
3.4.1壓力對化學平衡的影響129
3.4.2惰性氣體對化學平衡的影響130
3.4.3反應(yīng)物的配比對化學平衡的影響131
3.5同時反應(yīng)平衡組成的計算131
思考題133
概念題134
習題135
第4章相平衡138
4.1相律139
4.1.1幾個基本概念139
4.1.2相律140
4.2單組分系統(tǒng)的相平衡142
4.2.1單組分系統(tǒng)的兩相平衡142
4.2.2單組分系統(tǒng)的相圖145
4.3兩組分系統(tǒng)的氣液平衡相圖147
4.3.1完全互溶雙液系147
4.3.2部分互溶雙液系154
4.3.3完全不互溶雙液系156
4.4兩組分系統(tǒng)的固液平衡相圖157
4.4.1具有簡單低共熔混合物的系統(tǒng)157
4.4.2有化合物生成的固液系統(tǒng)160
4.4.3有固溶體生成的固液系統(tǒng)162
4.4.4雙組分系統(tǒng)相圖的共同特征165
思考題165
概念題166
習題167
第5章電化學171
5.1電解質(zhì)溶液172
5.1.1離子的遷移172
5.1.2電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)176
5.1.3強電解質(zhì)溶液理論簡介183
5.2可逆電池和可逆電池熱力學187
5.2.1可逆電池必須具備的條件187
5.2.2可逆電極的種類189
5.2.3可逆電池電動勢的測定191
5.2.4可逆電池熱力學192
5.3電極電勢和電池電動勢194
5.3.1電池電動勢產(chǎn)生的機理194
5.3.2電極電勢196
5.3.3電池類型及電池電動勢的計算200
5.4原電池設(shè)計與電池電動勢測定的應(yīng)用203
5.4.1原電池的設(shè)計203
5.4.2電池電動勢測定的應(yīng)用206
5.5電解和極化211
5.5.1極化作用211
5.5.2電解時的電極反應(yīng)214
5.6電化學的應(yīng)用215
5.6.1金屬的腐蝕與防護215
5.6.2化學電源219
思考題222
概念題224
習題225
第6章統(tǒng)計熱力學初步228
6.1分子的運動形式和能級表達式229
6.1.1分子的運動形式與能級229
6.1.2各種運動形式的能級表達式230
6.2能級分布的微態(tài)數(shù)及系統(tǒng)的總微態(tài)數(shù)232
6.2.1能級分布與狀態(tài)分布232
6.2.2能級分布微態(tài)數(shù)的計算233
6.2.3最概然分布與平衡分布234
6.3玻爾茲曼分布定律235
6.4粒子的配分函數(shù)237
6.4.1配分函數(shù)的析因子性質(zhì)237
6.4.2能量零點的選擇對配分函數(shù)q值的影響237
6.4.3各種運動的配分函數(shù)的計算238
6.5熱力學函數(shù)與配分函數(shù)的關(guān)系240
6.5.1熱力學能與配分函數(shù)的關(guān)系240
6.5.2系統(tǒng)的熵與配分函數(shù)的關(guān)系241
6.5.3其他熱力學函數(shù)與配分函數(shù)的關(guān)系243
思考題244
概念題244
習題245
第7章界面現(xiàn)象246
7.1表面張力247
7.1.1液體的表面張力、表面功及表面吉布斯函數(shù)247
7.1.2表面熱力學248
7.1.3影響表面張力的因素249
7.2潤濕現(xiàn)象250
7.3彎曲液面的表面現(xiàn)象252
7.3.1彎曲液面的附加壓力252
7.3.2曲率對蒸氣壓的影響——開爾文公式254
7.3.3亞穩(wěn)態(tài)與新相的生成256
7.4氣體在固體表面的吸附258
7.4.1氣固吸附的一般概念258
7.4.2吸附等溫式260
7.5溶液表面的吸附263
7.5.1溶液表面的吸附現(xiàn)象263
7.5.2吉布斯吸附等溫式264
7.5.3表面活性劑及其應(yīng)用264
思考題269
習題270
第8章化學動力學272
8.1化學反應(yīng)的反應(yīng)速率和速率方程273
8.1.1反應(yīng)速率的表示法273
8.1.2反應(yīng)速率的實驗測定274
8.1.3基元反應(yīng)和非基元反應(yīng)275
8.1.4基元反應(yīng)的速率方程——質(zhì)量作用定律275
8.1.5反應(yīng)級數(shù)與反應(yīng)分子數(shù)275
8.1.6速率常數(shù)276
8.2速率方程的積分形式277
8.2.1零級反應(yīng)277
8.2.2一級反應(yīng)278
8.2.3二級反應(yīng)279
8.2.4n級反應(yīng)280
8.3速率方程的確定283
8.3.1微分法283
8.3.2積分法285
8.4溫度對反應(yīng)速率的影響和活化能286
8.4.1范特霍夫規(guī)則——k-T關(guān)系的近似經(jīng)驗式287
8.4.2阿倫尼烏斯方程——k-T關(guān)系的準確經(jīng)驗式287
8.4.3化學反應(yīng)的活化能289
8.5典型復(fù)合反應(yīng)291
8.5.1對峙反應(yīng)291
8.5.2平行反應(yīng)293
8.5.3連串反應(yīng)295
8.6復(fù)合反應(yīng)速率的近似處理方法296
8.6.1選取控制步驟法296
8.6.2穩(wěn)態(tài)近似法297
8.6.3平衡態(tài)近似法298
8.7鏈反應(yīng)298
8.7.1單鏈反應(yīng)299
8.7.2支鏈反應(yīng)與爆炸界限300
8.8基元反應(yīng)速率理論301
8.8.1氣體反應(yīng)碰撞理論302
8.8.2過渡狀態(tài)理論304
8.9幾類特殊反應(yīng)的動力學308
8.9.1溶液中反應(yīng)308
8.9.2光化學反應(yīng)309
8.9.3催化作用313
8.10現(xiàn)代化學動力學研究技術(shù)簡介318
8.10.1交叉分子束技術(shù)318
8.10.2飛秒激光技術(shù)319
思考題319
概念題320
習題321
第9章膠體化學326
9.1引言326
9.2溶膠的制備與凈化328
9.2.1溶膠的制備328
9.2.2溶膠的凈化329
9.3溶膠的光學性質(zhì)330
9.3.1丁鐸爾效應(yīng)330
9.3.2瑞利公式330
9.4溶膠的動力學性質(zhì)331
9.4.1布朗運動331
9.4.2擴散332
9.4.3沉降和沉降平衡332
9.5溶膠的電學性質(zhì)333
9.5.1電動現(xiàn)象333
9.5.2溶膠粒子帶電的原因334
9.5.3膠粒的雙電層理論335
9.5.4溶膠的膠團結(jié)構(gòu)337
9.6溶膠的穩(wěn)定與聚沉338
9.6.1溶膠穩(wěn)定的原因338
9.6.2溶膠的聚沉338
9.7高分子溶液簡介340
9.7.1高分子溶液的鹽析作用340
9.7.2高分子溶液的黏度341
9.7.3高分子溶液的膠凝作用341
9.7.4高分子溶液的滲透壓和唐南平衡341
思考題343
習題344
概念題和習題參考答案346
附錄354
附錄Ⅰ國際單位制(SI)354
附錄Ⅱ希臘字母表355
附錄Ⅲ一些物理和化學的基本常數(shù)356
附錄Ⅳ常用的換算因子356
附錄Ⅴ某些氣體的范德華常數(shù)356
附錄Ⅵ熱力學數(shù)據(jù)表357
參考文獻361