物理化學(xué)（第四版）

0緒論
0.1物理化學(xué)的內(nèi)容和研究方法/ 001
0.1.1物理化學(xué)的內(nèi)容/ 001
0.1.2物理化學(xué)的研究方法/ 002
0.1.3物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法/ 003
0.2物理化學(xué)的量和單位/ 003
0.2.1量與量綱/ 003
0.2.2量方程式和數(shù)值方程式/ 004
0.2.3量在圖和表中的表示方法/ 005

1氣體的性質(zhì)
1.1理想氣體/ 007
1.1.1理想氣體狀態(tài)方程/ 007
1.1.2混合理想氣體/ 008
1.2實(shí)際氣體/ 010
1.2.1實(shí)際氣體狀態(tài)方程/ 010
1.2.2對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理及通用壓縮因子圖/ 012
習(xí)題/ 016

2化學(xué)熱力學(xué)基本原理
2.1熱力學(xué)的基本概念/ 017
2.1.1系統(tǒng)與環(huán)境/ 018
2.1.2廣度性質(zhì)和強(qiáng)度性質(zhì)/ 019
2.1.3狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)/ 019
2.1.4過程與途徑/ 020
2.1.5熱力學(xué)平衡/ 021
2.2熱力學(xué)第零定律與溫度/ 021
2.3熱力學(xué)第一定律/ 022
2.3.1熱力學(xué)能/ 022
2.3.2熱和功/ 022
2.3.3熱力學(xué)第一定律及其表達(dá)式/ 023
2.4焓與熱容/ 024
2.4.1焓/ 024
2.4.2熱容/ 025
2.5熱力學(xué)第一定律在物理變化中的應(yīng)用/ 028
2.5.1可逆過程/ 028
2.5.2理想氣體等溫過程/ 031
2.5.3理想氣體絕熱過程/ 033
2.5.4卡諾循環(huán)/ 035
2.5.5節(jié)流膨脹過程/ 037
2.5.6相變過程/ 038
2.6熱化學(xué)/ 039
2.6.1反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變/ 040
2.6.2等壓反應(yīng)熱與等容反應(yīng)熱的關(guān)系/ 041
2.6.3標(biāo)準(zhǔn)生成焓/ 043
2.6.4標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓/ 044
2.6.5平均鍵焓/ 045
2.6.6反應(yīng)焓變與溫度的關(guān)系/ 047
2.7熱力學(xué)第二定律/ 049
2.7.1熱力學(xué)第二定律的文字表述/ 049
2.7.2熵及熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式/ 050
2.7.3熵的微觀本質(zhì)/ 052
2.8熵變的計(jì)算及自發(fā)性的判斷/ 053
2.8.1等溫過程的熵變/ 053
2.8.2非等溫過程的熵變/ 054
2.8.3絕熱過程的熵變/ 056
2.8.4相變化過程的熵變/ 057
2.9熱力學(xué)第三定律/ 058
2.9.1熱力學(xué)第三定律的表述/ 058
2.9.2標(biāo)準(zhǔn)熵/ 059
2.9.3化學(xué)反應(yīng)的熵變計(jì)算/ 060
2.10亥姆霍茲函數(shù)和吉布斯函數(shù)/ 062
2.10.1亥姆霍茲函數(shù)和吉布斯函數(shù)及其判據(jù)/ 062
2.10.2重要的熱力學(xué)函數(shù)關(guān)系式/ 064
2.10.3ΔA與ΔG的計(jì)算/ 066
習(xí)題/ 068

3多組分系統(tǒng)熱力學(xué)
3.1多組分系統(tǒng)及其組成的表示方法/ 073
3.1.1多組分系統(tǒng)/ 073
3.1.2多組分系統(tǒng)組成的表示方法/ 074
3.2偏摩爾量/ 075
3.2.1偏摩爾量的定義/ 076
3.2.2偏摩爾量的相關(guān)公式/ 076
3.3化學(xué)勢(shì)/ 077
3.3.1化學(xué)勢(shì)定義與多組分系統(tǒng)熱力學(xué)基本方程/ 077
3.3.2化學(xué)勢(shì)判據(jù)/ 079
3.4氣體的化學(xué)勢(shì)/ 080
3.4.1理想氣體的化學(xué)勢(shì)/ 081
3.4.2真實(shí)氣體的化學(xué)勢(shì)/ 082
3.5稀溶液中兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律/ 084
3.5.1拉烏定律/ 084
3.5.2亨利定律/ 084
3.5.3拉烏爾定律和亨利定律的微觀解釋/ 085
3.6液態(tài)多組分系統(tǒng)中各組分的化學(xué)勢(shì)/ 087
3.6.1理想液態(tài)混合物中各組分的化學(xué)勢(shì)/ 087
3.6.2真實(shí)液態(tài)混合物中各組分的化學(xué)勢(shì)/ 088
3.6.3理想稀溶液中溶劑與溶質(zhì)的化學(xué)勢(shì)/ 089
3.6.4真實(shí)溶液中溶劑與溶質(zhì)的化學(xué)勢(shì)/ 091
3.7稀溶液的依數(shù)性/ 092
3.7.1蒸氣壓下降/ 092
3.7.2凝固點(diǎn)降低/ 093
3.7.3沸點(diǎn)升高/ 094
3.7.4滲透壓/ 094
習(xí)題/ 096

4化學(xué)平衡熱力學(xué)
4.1氣相反應(yīng)的化學(xué)平衡/ 098
4.1.1理想氣體反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)/ 098
4.1.2化學(xué)反應(yīng)等溫方程式/ 100
4.1.3實(shí)際氣體的化學(xué)平衡/ 101
4.2多相反應(yīng)的化學(xué)平衡/ 103
4.2.1多相反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)/ 103
4.2.2分解壓力與分解溫度/ 104
4.3液相反應(yīng)的化學(xué)平衡/ 105
4.3.1液態(tài)混合物的化學(xué)平衡/ 105
4.3.2液態(tài)溶液中的化學(xué)平衡/ 106
4.4化學(xué)反應(yīng)平衡系統(tǒng)的計(jì)算/ 107
4.4.1利用平衡組成的數(shù)據(jù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)/ 107
4.4.2利用反應(yīng)焓變和反應(yīng)熵變數(shù)據(jù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)/ 108
4.4.3利用標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯函數(shù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)/ 110
4.4.4由相關(guān)反應(yīng)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)/ 110
4.4.5平衡組成的計(jì)算/ 110
4.5各種因素對(duì)化學(xué)平衡的影響/ 111
4.5.1溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響/ 112
4.5.2濃度或分壓對(duì)化學(xué)平衡的影響/ 115
4.5.3總壓對(duì)化學(xué)平衡的影響/ 116
4.5.4惰性氣體及原料配比對(duì)化學(xué)平衡的影響/ 116
4.6同時(shí)反應(yīng)系統(tǒng)的化學(xué)平衡/ 118
習(xí)題/ 119

5相平衡熱力學(xué)
5.1相律/ 122
5.1.1相律表達(dá)式/ 122
5.1.2相律的推導(dǎo)/ 124
5.2單組分系統(tǒng)的相平衡/ 125
5.2.1單組分系統(tǒng)的相圖/ 125
5.2.2單組分兩相平衡系統(tǒng)溫度與壓力的關(guān)系/ 127
5.3二組分液態(tài)完全互溶系統(tǒng)的氣-液相平衡/ 129
5.3.1二組分理想液態(tài)混合物的氣-液相平衡圖/ 129
5.3.2杠桿規(guī)則/ 132
5.3.3二組分真實(shí)液態(tài)混合物的氣-液相平衡圖/ 133
5.4二組分液態(tài)部分互溶系統(tǒng)的液液相平衡和氣-液相平衡/ 136
5.4.1二組分液態(tài)部分互溶系統(tǒng)的液-液相平衡圖/ 136
5.4.2二組分液態(tài)部分互溶系統(tǒng)的氣-液相平衡圖/ 137
5.5二組分液態(tài)完全不互溶系統(tǒng)的氣-液平衡相圖/ 138
5.6二組分系統(tǒng)的液-固相平衡/ 139
5.6.1簡單二組分凝聚系統(tǒng)的液-固相平衡圖/ 139
5.6.2形成化合物的二組分系統(tǒng)的液-固相平衡圖/ 143
5.7三組分系統(tǒng)相圖簡介/ 144
5.7.1三組分系統(tǒng)相圖的表示方法/ 145
5.7.2三組分系統(tǒng)的液-液相平衡圖/ 145
5.7.3三組分系統(tǒng)的液-固相平衡圖/ 147
習(xí)題/ 147

6非平衡態(tài)熱力學(xué)
6.1從平衡態(tài)熱力學(xué)到非平衡態(tài)熱力學(xué)/ 153
6.2局域平衡假設(shè)/ 154
6.3熵產(chǎn)生與熵流/ 155
6.3.1熵產(chǎn)生與熵流的概念/ 155
6.3.2熵產(chǎn)生原理與熵平衡方程/ 155
6.4昂薩格倒易關(guān)系/ 156
6.4.1熱力學(xué)力和流/ 156
6.4.2昂薩格倒易關(guān)系式/ 157
6.5耗散結(jié)構(gòu)/ 157
6.5.1耗散結(jié)構(gòu)理論/ 157
6.5.2耗散結(jié)構(gòu)的應(yīng)用/ 158
習(xí)題/ 159

7統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)
7.1統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)概論/ 160
7.1.1統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的內(nèi)容和方法/ 160
7.1.2統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的分類/ 161
7.1.3統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的基本假定/ 161
7.2玻耳茲曼分布/ 162
7.2.1能級(jí)分布和狀態(tài)分布/ 162
7.2.2微態(tài)數(shù)/ 163
7.2.3最概然分布與平衡分布/ 165
7.2.4玻耳茲曼分布與玻耳茲曼熵定理/ 165
7.3微粒配分函數(shù)及其計(jì)算/ 167
7.3.1微粒配分函數(shù)的析因子性質(zhì)/ 167
7.3.2平動(dòng)配分函數(shù)/ 168
7.3.3轉(zhuǎn)動(dòng)配分函數(shù)/ 169
7.3.4振動(dòng)配分函數(shù)/ 171
7.3.5電子運(yùn)動(dòng)和核運(yùn)動(dòng)的配分函數(shù)/ 172
7.4熱力學(xué)函數(shù)與微粒配分函數(shù)的關(guān)系/ 172
7.4.1熱力學(xué)能與微粒配分函數(shù)的關(guān)系/ 173
7.4.2熱容與微粒配分函數(shù)的關(guān)系/ 173
7.4.3熵與微粒配分函數(shù)的關(guān)系/ 174
7.4.4亥姆霍茲函數(shù)與微粒配分函數(shù)的關(guān)系/ 175
7.4.5其他熱力學(xué)函數(shù)與微粒配分函數(shù)的關(guān)系/ 175
7.4.6能量零點(diǎn)的選擇對(duì)微粒配分函數(shù)的影響/ 176
7.4.7統(tǒng)計(jì)熵/ 178
7.5用配分函數(shù)計(jì)算反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)/ 180
7.5.1理想氣體的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)/ 180
7.5.2理想氣體的吉布斯函數(shù)和焓函數(shù)/ 181
7.5.3統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)方法計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)/ 182
7.5.4標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式/ 183
習(xí)題/ 185

8電化學(xué)
8.1電解與電遷移/ 188
8.1.1電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理/ 188
8.1.2法拉第電解定律/ 189
8.1.3離子的電遷移現(xiàn)象/ 190
8.2電導(dǎo)及電導(dǎo)測(cè)定的應(yīng)用/ 191
8.2.1電導(dǎo)和電導(dǎo)率/ 191
8.2.2摩爾電導(dǎo)率/ 191
8.2.3電導(dǎo)的測(cè)定和電導(dǎo)率的計(jì)算/ 192
8.2.4摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系/ 193
8.2.5離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律/ 194
8.2.6電導(dǎo)測(cè)定的應(yīng)用/ 195
8.3強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論簡介/ 197
8.3.1強(qiáng)電解質(zhì)溶液的活度和活度因子/ 197
8.3.2離子強(qiáng)度/ 200
8.3.3強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論/ 201
8.4電池及其電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定/ 203
8.4.1可逆電池與不可逆電池/ 203
8.4.2電池表達(dá)式/ 204
8.4.3電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定/ 205
8.4.4標(biāo)準(zhǔn)電池/ 205
8.5可逆電池?zé)崃W(xué)/ 206
8.5.1計(jì)算ΔrGm、ΔrHm、ΔrSm和Qr,m/ 206
8.5.2電動(dòng)勢(shì)與各反應(yīng)組分活度的關(guān)系——能斯特方程/ 207
8.6電池電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與電極電勢(shì)/ 208
8.6.1電池電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生/ 208
8.6.2電極電勢(shì)和標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)/ 209
8.6.3各類電極/ 213
8.7電池電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算/ 214
8.7.1電池電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算方法/ 214
8.7.2濃差電池/ 215
8.8根據(jù)反應(yīng)設(shè)計(jì)電池/ 216
8.9電動(dòng)勢(shì)測(cè)定的應(yīng)用/ 218
8.9.1判斷氧化還原反應(yīng)的方向/ 218
8.9.2電解質(zhì)的平均活度因子與平均活度的計(jì)算/ 218
8.9.3氧化還原反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的計(jì)算/ 219
8.9.4難溶鹽的活度積的計(jì)算/ 220
8.9.5pH值的測(cè)定/ 220
8.9.6電勢(shì)滴定/ 222
8.10電解與極化作用/ 222
8.10.1電解與分解電壓/ 222
8.10.2電極的極化與超電勢(shì)/ 223
8.10.3超電勢(shì)的測(cè)定/ 225
8.10.4電解池和原電池的極化曲線/ 226
8.10.5電解時(shí)電極上的反應(yīng)/ 227
8.11電化學(xué)的應(yīng)用/ 228
8.11.1濕法電冶金與金屬的電解精煉/ 228
8.11.2金屬的電化學(xué)腐蝕與防腐/ 228
8.11.3化學(xué)電源/ 229
8.11.4水處理/ 231
8.11.5電合成/ 231
習(xí)題/ 232

9化學(xué)動(dòng)力學(xué)
9.1反應(yīng)速率和速率方程/ 237
9.1.1化學(xué)動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容/ 237
9.1.2反應(yīng)速率的表示方法/ 239
9.1.3反應(yīng)速率的測(cè)定方法/ 240
9.1.4質(zhì)量作用定律/ 242
9.1.5速率方程/ 243
9.2簡單級(jí)數(shù)反應(yīng)/ 244
9.2.1零級(jí)反應(yīng)/ 244
9.2.2一級(jí)反應(yīng)/ 245
9.2.3二級(jí)反應(yīng)/ 247
9.2.4n級(jí)反應(yīng)/ 249
9.3速率方程的確定/ 251
9.3.1嘗試法/ 252
9.3.2微分法/ 252
9.3.3半衰期法/ 254
9.3.4孤立法/ 255
9.4典型的復(fù)合反應(yīng)/ 256
9.4.1平行反應(yīng)/ 256
9.4.2對(duì)行反應(yīng)/ 257
9.4.3連串反應(yīng)/ 258
9.5復(fù)合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)處理中的近似方法/ 259
9.5.1選取控制步驟法/ 260
9.5.2穩(wěn)態(tài)近似法/ 260
9.5.3平衡態(tài)近似法/ 261
9.6鏈反應(yīng)/ 261
9.6.1鏈反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)處理/ 261
9.6.2支鏈反應(yīng)與爆炸/ 263
9.7溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響/ 265
9.7.1阿倫尼烏斯方程/ 265
9.7.2活化能/ 268
9.7.3總活化能/ 270
9.8反應(yīng)速率理論簡介/ 272
9.8.1碰撞理論/ 272
9.8.2勢(shì)能面/ 275
9.8.3經(jīng)典過渡態(tài)理論/ 277
9.8.4艾林方程的熱力學(xué)表達(dá)式/ 278
9.9溶液反應(yīng)動(dòng)力學(xué)/ 279
9.9.1溶液反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的特點(diǎn)/ 279
9.9.2溶劑無明顯影響的溶液反應(yīng)/ 280
9.9.3溶劑有影響的溶液反應(yīng)/ 281
9.10光化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)/ 282
9.10.1光化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)/ 282
9.10.2光化學(xué)定律/ 283
9.10.3光化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)/ 284
9.10.4光敏反應(yīng)/ 285
9.11催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)/ 286
9.11.1催化反應(yīng)的特點(diǎn)/ 286
9.11.2均相催化反應(yīng)/ 288
9.11.3非均相催化反應(yīng)/ 288
9.12微觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)/ 290
9.12.1微觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與態(tài)-態(tài)反應(yīng)/ 290
9.12.2交叉分子束法/ 290
習(xí)題/ 291

10界面與膠體化學(xué)
10.1表面張力和表面吉布斯函數(shù)/ 297
10.1.1表面張力和比表面吉布斯函數(shù)/ 298
10.1.2影響表面張力的主要因素/ 299
10.1.3表面熱力學(xué)基本公式/ 300
10.2氣-液界面現(xiàn)象/ 301
10.2.1附加壓力和彎曲液面的蒸氣壓/ 301
10.2.2溶液表面的吸附現(xiàn)象/ 303
10.2.3表面活性劑/ 304
10.3氣-固界面現(xiàn)象/ 306
10.3.1氣-固界面上的吸附/ 306
10.3.2氣-固吸附理論/ 307
10.4氣-固相表面催化/ 310
10.4.1氣-固相表面催化反應(yīng)/ 310
10.4.2氣-固相表面催化反應(yīng)步驟/ 311
10.4.3單分子反應(yīng)/ 311
10.4.4雙分子反應(yīng)/ 312
10.5固-液界面現(xiàn)象與液-液界面現(xiàn)象/ 314
10.5.1潤濕與鋪展/ 314
10.5.2接觸角/ 315
10.5.3毛細(xì)現(xiàn)象/ 315
10.5.4液-液界面現(xiàn)象/ 316
10.6膠體/ 317
10.6.1分散系統(tǒng)的分類/ 317
10.6.2膠體的制備/ 318
10.6.3膠體的基本性質(zhì)/ 319
10.6.4膠體的結(jié)構(gòu)/ 321
10.6.5溶膠的穩(wěn)定性和聚沉/ 322
習(xí)題/ 323

附錄/ 327

參考文獻(xiàn)/ 336