《物理化學》(第二版)是編者根據(jù)多年教學經(jīng)驗編寫的一部高等學校本科專業(yè)的物理化學教科書。內(nèi)容包括化學熱力學、統(tǒng)計熱力學、化學動力學、電化學、界面與膠體化學,除結(jié)構(gòu)化學外涵蓋當前高等學校物理化學課程的主要內(nèi)容。
本書重點突出,著重介紹物理化學的基本原理和方法。本書的特點是基本概念敘述清晰,理論論證邏輯性強,編排有序,通俗簡明。書中介紹的混合溶劑沸點增高規(guī)則是編者根據(jù)熱力學原理研究不揮發(fā)溶質(zhì)對混合溶劑汽液平衡影響的結(jié)論。相律中介紹的基本單元法是一個確定體系中獨立組分數(shù)的代數(shù)方法。編者針對學生學習時經(jīng)常提出的問題在書中給予分析和解釋,并根據(jù)教學內(nèi)容的需要將必備的數(shù)學知識在書中予以簡要介紹。書中的思考題和習題由淺入深,并附有與課程知識點相關(guān)的講解視頻和用于拓展學習的閱讀材料(掃描二維碼即可獲。瑤椭x者自學。
《物理化學》(第二版) 適合高等學;瘜W類(化學、應(yīng)用化學、化學教育) 和相關(guān)專業(yè)(化工、輕工、材料、礦業(yè)、環(huán)境、醫(yī)藥、生物等)本科學生學習,也可供物理化學授課教師或其他科技工作者參考。
緒論 001
0.1 物理化學的目的和內(nèi)容 001
0.2 物理化學的發(fā)展和作用 002
0.3 物理化學課程的學習 003
第1章 熱力學第一定律與熱化學 004
1.1 熱力學的基本概念 004
1.1.1 熱力學方法 004
1.1.2 熱力學體系 004
1.1.3 平衡狀態(tài) 005
1.1.4 狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù) 005
1.1.5 狀態(tài)方程 006
1.1.6 過程 008
1.2 熱力學第一定律 010
1.2.1 功和熱 010
1.2.2 熱力學能 011
1.3 焓與熱容 012
1.3.1 恒壓熱與恒容熱 012
1.3.2 熱容 013
1.4 氣體的熱力學能與焓 015
1.4.1 焦耳定律 015
1.4.2 絕熱過程 016
1.4.3 實際氣體的熱力學能與焓 018
1.5 化學反應(yīng)熱效應(yīng) 021
1.5.1 化學反應(yīng)熱效應(yīng)的概念 021
1.5.2 反應(yīng)進度與摩爾反應(yīng)焓 022
1.5.3 熱化學反應(yīng)方程式 023
1.6 生成焓與燃燒焓 024
1.6.1 標準摩爾生成焓 024
1.6.2 標準摩爾燃燒焓 026
1.7 相變焓 027
1.7.1 相的概念 027
1.7.2 標準摩爾相變焓 027
1.8 基爾霍夫公式 028
思考題 031
習題 032
第2章 熱力學第二定律與熱力學關(guān)系 036
2.1 熱力學第二定律 036
2.1.1 熱力學第二定律的表述 036
2.1.2 實際過程的不可逆性 037
2.2 熵 038
2.2.1 熵的定義 038
2.2.2 熵變的計算 042
2.2.3 熵的統(tǒng)計意義 045
2.3 赫姆霍茲函數(shù)和吉布斯函數(shù)降低原理 046
2.4 熱力學關(guān)系 047
2.4.1 關(guān)閉體系的基本方程 047
2.4.2 特征偏導(dǎo)數(shù)與麥克斯韋關(guān)系式 047
2.4.3 ΔG 的計算 049
2.5 熱力學第三定律 052
2.5.1 熱力學第三定律的表述 052
2.5.2 規(guī)定熵與標準熵 053
思考題 054
習題 056
第3章 多組分體系的熱力學 059
3.1 偏摩爾量和溶解焓 059
3.1.1 偏摩爾量 059
3.1.2 溶解焓 061
3.2 化學勢 063
3.2.1 多組分組成可變體系的熱力學基本方程 063
3.2.2 化學勢判據(jù) 064
3.3 純物質(zhì)的兩相平衡 066
3.3.1 克拉佩龍方程 066
3.3.2 克勞修斯-克拉佩龍方程 067
3.3.3 液體壓力對其蒸氣壓的影響 068
3.4 逸度 069
3.4.1 逸度的定義 069
3.4.2 理想氣體的逸度 069
3.4.3 實際氣體的逸度 070
3.4.4 凝聚相的逸度 072
3.5 理想溶液 072
3.5.1 稀溶液的兩個經(jīng)驗定律 072
3.5.2 理想溶液的定義和性質(zhì) 074
3.6 理想稀溶液 076
3.6.1 理想稀溶液中組分的化學勢 076
3.6.2 稀溶液的依數(shù)性 078
3.6.3 分配定律 081
3.7 實際溶液 082
3.7.1 活度的概念 082
3.7.2 實際溶液中常用的參考狀態(tài) 084
3.8 溶液組分的活度與活度因子 087
3.8.1 活度及活度因子間的關(guān)系 087
3.8.2 活度與溫度、壓力的關(guān)系 088
3.8.3 活度及活度因子的測定 089
3.9 超額函數(shù)與吉布斯-杜亥姆方程 091
3.9.1 超額函數(shù) 091
3.9.2 吉布斯-杜亥姆方程 093
思考題 095
習題 096
第4章 相平衡 100
4.1 相律 100
4.1.1 相律的表示式 100
4.1.2 相律應(yīng)用中的若干問題 101
4.2 相平衡方程 103
4.2.1 建立相平衡方程的一般方法 103
4.2.2 克諾瓦洛夫規(guī)則 104
4.2.3 混合溶劑沸點增高規(guī)則 105
4.3 單組分體系相圖 108
4.4 兩組分液態(tài)完全互溶體系的汽液平衡相圖 110
4.4.1 理想溶液的汽液平衡相圖 110
4.4.2 非理想溶液的汽液平衡相圖 112
4.4.3 精餾原理 113
4.5 兩組分液態(tài)完全不互溶體系的汽液平衡相圖 114
4.6 兩組分液態(tài)部分互溶體系的液液平衡及汽液平衡相圖 115
4.6.1 兩組分液態(tài)部分互溶體系的液液平衡相圖 115
4.6.2 兩組分液態(tài)部分互溶體系的汽液平衡相圖 116
4.7 兩組分固態(tài)完全不互溶體系的固液平衡相圖 117
4.7.1 形成低共熔混合物體系的固液平衡相圖 117
4.7.2 形成固態(tài)化合物體系的固液平衡相圖 120
4.8 兩組分固態(tài)完全互溶或部分互溶體系的固液平衡相圖 121
4.8.1 固態(tài)完全互溶體系的固液平衡相圖 121
4.8.2 固態(tài)部分互溶體系的固液平衡相圖 122
4.8.3 兩組分相圖的組合 123
思考題 124
習題 125
第5章 化學平衡 129
5.1 化學反應(yīng)等溫方程式與標準平衡常數(shù)的計算 129
5.1.1 化學反應(yīng)等溫方程式 129
5.1.2 標準平衡常數(shù)的計算 132
5.2 氣相化學平衡 133
5.2.1 理想氣體的化學平衡 133
5.2.2 實際氣體的化學平衡 134
5.2.3 平衡常數(shù)的應(yīng)用 135
5.3 含凝聚相的化學平衡 138
5.3.1 純液體、純固體參加的氣相化學平衡 138
5.3.2 溶液中的化學平衡 140
5.4 溫度對平衡常數(shù)的影響 143
思考題 145
習題 147
第6章 統(tǒng)計熱力學基礎(chǔ) 152
6.1 概述 152
6.1.1 統(tǒng)計熱力學的任務(wù)和方法 152
6.1.2 統(tǒng)計體系的分類 152
6.1.3 統(tǒng)計熱力學的基本假定 154
6.2 粒子的運動形式、自由度、能級和簡并度 154
6.2.1 粒子的運動形式和自由度 154
6.2.2 粒子的能級和簡并度 155
6.3 宏觀態(tài)與微觀態(tài) 158
6.3.1 能級分布與微觀態(tài) 158
6.3.2 玻爾茲曼關(guān)系式 159
6.4 玻爾茲曼統(tǒng)計 160
6.4.1 定域子與離域子體系能級分布的微觀狀態(tài)數(shù) 160
6.4.2 玻爾茲曼分布率 162
6.4.3 最概然分布與平衡分布 164
6.5 配分函數(shù) 165
6.5.1 配分函數(shù)的意義和性質(zhì) 165
6.5.2 配分函數(shù)的計算 166
6.6 麥克斯韋速率分布律 170
6.6.1 分布函數(shù)與平均值 170
6.6.2 氣體分子的能量分布和速率分布 171
6.7 熱力學函數(shù)與配分函數(shù) 173
6.7.1 熱力學能 173
6.7.2 熵 174
6.7.3 其它熱力學函數(shù) 175
6.8 熱力學函數(shù)的統(tǒng)計計算 176
6.8.1 熱力學能與熱容的統(tǒng)計計算 176
6.8.2 熵的統(tǒng)計計算 179
6.9 氣相反應(yīng)平衡常數(shù)的統(tǒng)計計算 181
6.9.1 平衡常數(shù)的統(tǒng)計表達式 181
6.9.2 標準自由焓函數(shù)與標準焓函數(shù) 184
6.10 統(tǒng)計系綜 185
思考題 188
習題 189
第7章 化學動力學基本原理 192
7.1 化學反應(yīng)的速率和速率方程 193
7.1.1 反應(yīng)速率的表示方法 193
7.1.2 反應(yīng)速率的測定 194
7.1.3 速率方程和反應(yīng)級數(shù) 194
7.2 速率方程的積分 195
7.2.1 零級反應(yīng) 196
7.2.2 一級反應(yīng) 196
7.2.3 二級反應(yīng) 197
7.2.4 n 級反應(yīng) 199
7.3 反應(yīng)級數(shù)的確定 200
7.3.1 積分法 200
7.3.2 微分法 202
7.3.3 半衰期法 202
7.3.4 孤立變量法 203
7.4 基元反應(yīng) 204
7.5 典型的復(fù)合反應(yīng) 205
7.5.1 對峙反應(yīng) 205
7.5.2 弛豫方法在快速反應(yīng)中的應(yīng)用 207
7.5.3 平行反應(yīng) 208
7.5.4 連串反應(yīng) 210
7.6 復(fù)合反應(yīng)速率的近似方法 211
7.6.1 控制步驟近似法 211
7.6.2 平衡態(tài)近似法 212
7.6.3 穩(wěn)態(tài)近似法 213
7.7 溫度對反應(yīng)速率的影響 214
7.7.1 溫度對反應(yīng)速率影響的經(jīng)驗規(guī)律 214
7.7.2 活化能 216
7.7.3 復(fù)合反應(yīng)的適宜溫度 218
7.8 碰撞理論 220
7.8.1 氣體分子的碰撞頻率 221
7.8.2 有效碰撞分數(shù) 222
7.8.3 碰撞理論與阿倫尼烏斯方程的比較 223
7.9 過渡狀態(tài)理論 224
7.9.1 勢能面 224
7.9.2 過渡狀態(tài)理論對速率常數(shù)的計算 226
7.9.3 艾林方程的熱力學表示式 228
7.9.4 過渡狀態(tài)理論的討論與態(tài)-態(tài)反應(yīng) 230
思考題 231
習題 231
第8章 特殊反應(yīng)的動力學 238
8.1 單分子反應(yīng) 238
8.2 鏈反應(yīng) 239
8.2.1 直鏈反應(yīng) 240
8.2.2 支鏈反應(yīng)與爆炸 241
8.3 溶液中的反應(yīng) 242
8.3.1 籠效應(yīng) 242
8.3.2 活化控制的溶液反應(yīng) 242
8.3.3 擴散控制的溶液反應(yīng) 245
8.4 光化學反應(yīng) 246
8.4.1 光化學基本概念和光化學定律 246
8.4.2 光化學反應(yīng)動力學 249
8.5 催化反應(yīng) 251
8.5.1 催化反應(yīng)的基本特征 251
8.5.2 酸堿催化反應(yīng) 253
8.5.3 酶催化反應(yīng) 254
8.5.4 多相催化反應(yīng) 256
思考題 258
習題 259
第9章 電解質(zhì)溶液 263
9.1 電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機理與法拉第定律 263
9.1.1 電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機理 263
9.1.2 法拉第定律 265
9.2 離子的電遷移 266
9.2.1 離子的遷移數(shù)和電遷移率 266
9.2.2 離子遷移數(shù)的測定 267
9.3 電解質(zhì)溶液的電導(dǎo) 269
9.3.1 電導(dǎo)率與摩爾電導(dǎo)率的定義 269
9.3.2 電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率與離子電遷移率的關(guān)系 270
9.3.3 電導(dǎo)的測定 271
9.4 離子獨立移動定律 272
9.5 電導(dǎo)測定的應(yīng)用 274
9.5.1 測定弱電解質(zhì)的解離度和解離常數(shù) 274
9.5.2 檢驗水的純度 275
9.5.3 測定難溶鹽的溶解度 276
9.5.4 電導(dǎo)滴定 276
9.6 電解質(zhì)溶液的熱力學性質(zhì) 277
9.6.1 離子的平均活度與平均活度因子 277
9.6.2 離子強度 278
9.7 德拜-休克爾極限公式 279
思考題 281
習題 282
第10章 可逆電池 285
10.1 可逆電池的概念 285
10.1.1 可逆電池的條件及符號表示 285
10.1.2 可逆電池的熱力學 286
10.2 可逆電池的電動勢 288
10.2.1 電動勢產(chǎn)生的機理 288
10.2.2 電動勢的測定與標準電池 290
10.3 電極電勢 291
10.4 電極的種類 295
10.5 濃差電池 298
10.5.1 電極濃差電池 298
10.5.2 溶液濃差電池 298
10.6 電動勢測定的應(yīng)用 300
10.6.1 電解質(zhì)平均活度因子的測定 300
10.6.2 難溶鹽活度積的測定 300
10.6.3 溶液pH 值的測定 301
思考題 303
習題 304
第11章 電解與極化 308
11.1 不可逆電極過程 308
11.1.1 電極的極化與超電勢 308
11.1.2 電解池與原電池的端電壓 309
11.1.3 濃差極化與電化學極化 310
11.2 氫超電勢 311
11.2.1 塔菲爾公式 311
11.2.2 電極過程動力學 312
11.3 電解時的電極反應(yīng) 314
11.4 金屬的電化學腐蝕與防腐 316
11.4.1 金屬的電化學腐蝕 316
11.4.2 電化學腐蝕的防護 317
思考題 318
習題 319
第12章 界面現(xiàn)象 321
12.1 表面張力 321
12.2 彎曲液面下的界面現(xiàn)象 324
12.2.1 彎曲液面的附加壓力 324
12.2.2 開爾文方程 325
12.2.3 亞穩(wěn)狀態(tài) 325
12.3 液固界面現(xiàn)象 326
12.3.1 潤濕 326
12.3.2 毛細現(xiàn)象 328
12.4 溶液表面的吸附 328
12.4.1 吉布斯吸附等溫方程式 328
12.4.2 表面活性分子在溶液表面的定向排列 330
12.4.3 單分子表面膜 331
12.5 固體表面的吸附 332
12.5.1 氣固吸附的一般概念 332
12.5.2 氣固吸附等溫方程式 334
12.5.3 固體自溶液中的吸附 337
思考題 338
習題 338
第13章 膠體化學 341
13.1 膠體體系的分類和制備 341
13.1.1 膠體體系的分類 341
13.1.2 溶膠的制備和凈化 342
13.2 溶膠的運動性質(zhì) 343
13.2.1 布朗運動與擴散 343
13.2.2 沉降與沉降平衡 344
13.3 溶膠的光學性質(zhì) 346
13.4 溶膠的電學性質(zhì) 348
13.4.1 電動現(xiàn)象 348
13.4.2 膠團的雙電層結(jié)構(gòu) 349
13.4.3 ζ電勢的計算 350
13.5 溶膠的穩(wěn)定性和聚沉 351
13.5.1 溶膠的穩(wěn)定性 351
13.5.2 溶膠的聚沉 352
13.5.3 高分子化合物的絮凝和穩(wěn)定作用 353
思考題 354
習題 354
附錄 357
附錄Ⅰ 數(shù)學基礎(chǔ)知識 357
附錄Ⅱ 物理化學中常用的法定計量單位 362
附錄Ⅲ 基本物理常數(shù)表 364
附錄Ⅳ 元素的原子量表 364
附錄Ⅴ 25℃時某些物質(zhì)的標準熱力學函數(shù)表 365
附錄Ⅵ 某些氣體的標準摩爾恒壓熱容與溫度的關(guān)系 371
附錄Ⅶ 25℃時某些有機化合物的標準摩爾燃燒焓 372
附錄Ⅷ 某些物質(zhì)的標準自由焓函數(shù)和標準焓函數(shù) 373
參考文獻 374