目錄
第二版前言
第一版前言
緒論 1
第1章 熱力學第一定律及其應用 3
1.1 熱力學的理論基礎(chǔ)與研究方法 3
1.1.1 熱力學的理論基礎(chǔ) 3
1.1.2 熱力學的研究方法 3
1.2 熱力學基本概念 4
1.2.1 體系與環(huán)境 4
1.2.2 相 4
1.2.3 體系的性質(zhì) 4
1.2.4 狀態(tài)和熱力學平衡態(tài) 5
1.2.5 熱力學標準態(tài) 5
1.2.6 狀態(tài)函數(shù)和狀態(tài)方程 6
1.2.7 過程和途徑 7
1.3 熱力學第一定律 7
1.3.1 熱和功 7
1.3.2 熱力學能 8
1.3.3 熱力學第一定律 9
1.4 熱與過程 9
1.4.1 恒容熱 9
1.4.2 恒壓熱 9
1.4.3 相變焓 10
1.4.4 蓋？呂薩克焦耳實驗 10
1.4.5 熱容 11
1.5 功與過程 14
1.5.1 體積功 14
1.5.2 準靜態(tài)過程與可逆過程 16
1.5.3 相變過程的功 18
1.5.4 絕熱過程與多方道程 19
1.6 實際氣體 22
1.6.1 實際氣體的節(jié)流過程 22
1.6.2 實際氣體的△U和AH 23
1.7 熱化學 24
1.7.1 反應進度 24
1.7.2 標準摩爾反應焓 25
1.7.3 熱化學方程式 26
1.7.4 赫斯定律 26
1.7.5 幾種熱效應 27
1.7.6 標準摩爾反應焓與溫度的關(guān)系 31
1.7.7 新陳代謝與熱力學 33
參考資料及課外閱讀材料 33
思考題 34
習題 35
第2章 熱力學第二定律 37
2.1 自然界宏觀過程的共同特征 37
2.2 熱力學第二定律 38
2.2.1 熱力學第二定律的表述 38
2.2.2 熵函數(shù) 38
2.2.3 過程方向的判斷 39
2.2.4 熵增原理 40
2.3 熵變的計算 41
2.3.1 理想氣體單純p、V、T變化 41
2.3.2 凝聚體系 44
2.3.3 相變過程 45
2.4 熵的本質(zhì) 46
2.5 亥姆霍茲函數(shù)和吉布斯函數(shù) 47
2.5.1 亥姆霍茲函數(shù) 47
2.5.2 吉布斯函數(shù) 47
2.5.3 熱力學判據(jù)總結(jié) 48
2.6 △G計算示例 49
2.6.1 恒溫物理變化 49
2.6.2 化學變化 51
2.7 熱力學函數(shù)間的一些重要關(guān)系 51
2.7.1 封閉體系的熱力學基本公式 51
2.7.2 麥克斯韋關(guān)系式 53
2.8 熱力學第三定律和物質(zhì)的標準熵 54
2.8.1 熱力學第三定律 54
2.8.2 規(guī)定熵與標準熵 55
2.8.3 化學反應的熵變 56
2.8.4 由△ｒSoｍ和△ｒHoｍ求△ｒGｍ 57
2.9 不可逆過程熱力學簡介 58
2.9.1 熵產(chǎn)生和熵流 58
2.9.2 耗散結(jié)構(gòu)及其形成條件 59
參考資料及課外閱讀材料 60
思考題 61
習題 62
第3章 多組分體系的熱力學與相平衡 64
I.多組分體系的熱力學 64
3.1 多組分體系及其組成表示法 64
3.1.1 多組分體系的分類 64
3.1.2 多組分體系組成表示法 64
3.2 偏摩爾量 66
3.2.1 偏摩爾量 66
3.2.2 偏摩爾量的集合公式 67
3.2.3 吉布斯杜亥姆方程 68
3.3 化學勢 69
3.3.1 化學勢 69
3.3.2 化學勢在相變化中的應用 70
3.3.3 化學勢在化學變化中的應用 71
3.4 氣體的化學勢 71
3.4.1 純理想氣體的化學勢 71
3.4.2 理想氣體混合物中組分B的化學勢 72
3.4.3 真實氣體的化學勢 72
3.4.4 真實氣體混合物中組分B的化學勢 72
3.5 稀溶液中的兩個經(jīng)驗定律 72
3.5.1 拉烏爾定律 72
3.5.2 亨利定律 73
3.6 理想液態(tài)混合物 75
3.6.1 理想液態(tài)混合物 75
3.6.2 理想液態(tài)混合物中各紐分的化學勢 75
3.6.3 理想液態(tài)混合物的混合性質(zhì) 75
3.6.4 理想液態(tài)混合物的氣液平衡 76
3.7 理想稀溶液 77
3.7.1 理想稀溶液 77
3.7.2 理想稀溶液中各組分的化學勢 77
3.8 非理想體系 79
3.8.1 非理想液態(tài)混合物 79
3.8.2 非理想稀溶液中的溶劑 79
3.8.3 非理想稀溶液中的溶質(zhì) 79
3.9 稀溶液的依數(shù)性 80
3.9.1 蒸氣壓下降 80
3.9.2 凝固點降低 80
3.9.3 沸點上升 82
3.9.4 滲透壓 82
3.10分配定律——溶質(zhì)在兩互不相溶液相中的分配 84
3.10.1 分配定律 84
3.10.2 分配定律的應用——萃取 84
Ⅱ 相平衡 86
3.1 1相律 86
3.1 1.1 基本概念 86
3.1 1.2 相律 87
3.1 2單組分體系的相圖 88
3.1 2.1 單組分體系的兩相平衡 88
3.1 2.2 單組分體系的相圖 89
3.1 2.3 超臨界流體 91
3.1 3二組分體系的相圖 92
3.1 3.1 液相完全互溶的二組分氣液平衡體系 93
3.1 3.2 液相部分互溶的二組分液液平衡體系 97
3.1 3.3 液相完全不互溶的二組分液液平衡體系 99
3.1 3.4 固相完全不互熔的二組分液固平衡體系 99
參考資料及課外閱讀材料 102
思考題 103
習題 104
第4章 化學平衡 106
4.1 化學反應的方向和限度 106
4.1.1 化學反應中體系的吉布斯函數(shù)與反應方向 106
4.1.2 化學反應的限度——化學平衡 108
4.1.3 化學反應的等溫方程 109
4.2 化學反應標準平衡常數(shù)表示法 110
4.2.1 氣相反應 110
4.2.2 混合物和溶液中的反應 112
4.2.3 復相反應 115
4.3 標準平衡常數(shù)的計算 117
4.3.1 由實驗數(shù)據(jù)計算 117
4.3.2 由△rHom和△r Som計算 118
4.3.3 由標準摩爾生成吉布斯函數(shù)△fGn0計算 119
4.3.4 生化反應體系的標準平衡常數(shù) 120
4.4 影響化學平衡的主要因素 122
4.4.1 溫度的影響 122
4.4.2 壓力的影響 124
4.4.3 惰性組分的影響 124
4.5 反應的偶合 125
參考資料及課外閱讀材料 126
思考題 126
習題 127
第5章 化學動力學基礎(chǔ) 129
5.1 化學反應的反應速率和速率方程 129
5.1.1 化學反應速率 130
5.1.2 基元反應 132
5.1.3 基元反應的速率方程——質(zhì)量作用定律 132
5.1.4 化學反應速率方程的一般形式 134
5.1.5 以混合氣體組分分壓表示的氣相化學反應的速率方程 135
5.2 速率方程的積分形式和反應級數(shù)的確定 135
5.2.1 一級反應 136
5.2.2 二級反應 138
5.2.3 零級反應和n級反應 139
5.2.4 反應級數(shù)的確定 140
5.3 溫度對反應速率的影響 143
5.3.1 范特霍夫規(guī)則 144
5.3.2 阿倫尼烏斯方程 144
5.3.3 阿倫尼烏斯活化能 145
5.3.4 阿倫尼烏斯實驗活化能在復合反應中的表現(xiàn)——表觀活化能 146
5.3.5 活化能的計算 147
5.4 典型的復合反應 148
5.4.1 對行反應 148
5.4.2 平行反應 150
5.4.3 連串反應 153
5.4.4 鍵反應 154
5.5 復合反應速率的近似處理和反應機理的確定 156
5.5.1 復合反應速率的近似處理 157
5.5.2 微觀可逆性原理和精細平衡原理 158
5.5.3 反應機理的確定 159
5.6 化學反應速率理論簡介 161
5.6.1 簡單碰撞理論 161
5.6.2 過渡態(tài)理論 164
5.6.3 單分子反應理論 168
5.7 光化學反應動力學 169
5.7.1 光化學反應的初級過程、次級過程和猝滅 169
5.7.2 光化學基本定律 170
5.7.3 光化學反應的特點 171
5.7.4 光化學反應動力學與光化學平衡 172
5.8 催化劑對反應速率的影響 174
5.8.1 催化反應中的基本概念 174
5.8.2 催化作用的基本特征 174
5.8.3 催化反應的一般機理 175
5.8.4 均相催化反應 176
5.8.5 多相催化反應 177
5.8.6 酶催化反應 177
5.8.7 自催化反應和化學振蕩 180
5.9 溶液中化學反應動力學 181
5.10 快速反應研究技術(shù)和微觀反應動力學 182
5.10.1 快速反應研究技術(shù) 182
5.10.2 微觀反應動力學 184
參考資料及課外閱讀材料 186
思考題 187
習題 189
第6章 電化學 194
6.1 電解質(zhì)溶液的導電性質(zhì) 194
6.1.1 電解質(zhì)溶液的導電機理和法拉第定律 194
6.1.2 離子的電遷移和遷移數(shù) 196
6.1.3 電解質(zhì)溶液的電導及其應用 198
6.2 電解質(zhì)溶液的熱力學性質(zhì) 205
6.2.1 電解質(zhì)溶液活度 205
6.2.2 電解質(zhì)溶液的離子強度 206
6.2.3 強電解質(zhì)溶液理論簡介 208
6.3 電化學體系 210
6.3.1 電化學體系及其相間電勢差 210
6.3.2 電池的書寫方法及電泄反應 212
6.3.3 電池的電動勢 214
6.4 可逆電池與可逆電極 214
6.4.1 可逆電池與不可逆電池 215
6.4.2 可逆電極類型 216
6.4.3 電池電動勢的測定 217
6.5 電化學體系的熱力學 218
6.5.1 電池反應的能斯特方程 218
6.5.2 電極反應的能斯特方程 219
6.5.3 電動勢的計算 220
6.5.4 電動勢測定的應用 223
6.6 不可逆電極過程 228
6.6.1 分解電壓 228
6.6.2 極化作用和超電勢 230
6.6.3 電極反應的競爭 232
6.7 生物電化學 233
6.7.1 生物電現(xiàn)象 233
6.7.2 膜電勢 234
6.7.3 生物傳感器 235
6.8 環(huán)境電化學 236
6.8.1 電化學處理污染物 236
6.8.2 電化學技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應用 238
6.8.3 電化學技術(shù)在環(huán)境保護中的應用 238
參考資料與課外閱讀資料 240
思考題 240
習題 242
第7章 表面現(xiàn)象 244
7.1 表面張力和表面吉布斯函數(shù) 244
7.1.1 表面功、表面吉布斯函數(shù) 244
7.1.2 表面張力 245
7.1.3 表面的熱力學性質(zhì) 246
7.1.4 影響表面張力的因素 247
7.2 彎曲液面的性質(zhì) 249
7.2.1 彎曲液面的附加壓力 249
7.2.2 表面張力的測定方法 251
7.2.3 開爾文方程 252
7.2.4 亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的形成 255
7.3 溶液表面吸附 257
7.3.1 溶液的表面張力與濃度關(guān)系 257
7.3.2 單位界面過剩量 257
7.3.3 吉布斯等溫吸附方程 259
7.3.4 表面活性物質(zhì)允子在兩相界面上的定向排列 261
7.4 鋪展與潤濕 262
7.4.1 液液界面的鋪展 262
7.4.2 固體表面的潤濕 263
7.4.3 接觸角 265
7.5 表面活性劑 266
7.5.1 表面活性劑溶液的物理化學特性 267
7.5.2 表面活性劑的一些重要作用 271
7.6 乳狀液和微乳液 273
7.6.1 乳狀液 273
7.6.2 微乳液 277
7.7 兩親分子的有序組合體 279
7.7.1 不溶性表面膜 279
7.7.2 囊泡與脂質(zhì)體 283
7.7.3 液晶 284
7.8 固體表面的吸附 285
7.8.1 物理吸附和化學吸附 285
7.8.2 吸附曲線與吸附熱力學 286
7.8.3 氣固吸附等溫式 288
7.8.4 固體自溶液中的吸附 292
參考資料及課文閱讀資料 293
思考題 293
習題 295
第8章 膠體化學 297
8.1 分散體系的分類和膠體的特征 297
8.1.1 分散體系的分類 297
8.1.2 膠體的基本特性 298
8.1.3 膠粒的幾何結(jié)構(gòu) 299
8.2 膠體的制備與凈化 299
8.2.1 膠體制備的一般條件 299
8.2.2 膠體的制備 300
8.2.3 膠體凈化 302
8.3 膠體的動力性質(zhì) 304
8.3.1 布朗運動 304
8.3.2 擴散和滲透 305
8.3.3 沉降和沉降平衡 307
8.4 膠體的光學性質(zhì) 311
8.4.1 丁鐸爾效應 311
8.4.2 瑞利散射定律 312
8.4.3 超顯微鏡在膠體體系中的應用 313
8.5 膠體的電學性質(zhì) 314
8.5.1 膠粒表面電荷的由未 314
8.5.2 膠團的結(jié)構(gòu) 315
8.5.3 電動現(xiàn)象 316
8.5.4 雙電層理論和善電勢 318
8.6 膠體的穩(wěn)定和聚沉 321
8.6.1 膠體的穩(wěn)定與DI.VO理論 322
8.6.2 影響膠體聚沉的因素 323
8.7 膠體的流變性 326
8.7.1 膠體的黏度與流變曲線 326
8.7.2 黏度的測定 327
8.7.3 稀溶膠的黏度 328
8.8 大分子溶液 328
8.8.1 大分子物質(zhì)的平均摩爾質(zhì)量 329
8.8.2 黏度法測定大分子的平均摩爾質(zhì)量 330
8.8.3 大分子溶液的滲透壓 331
8.8.4 唐南平衡 332
8.9 凝膠 333
參考資料及課外閱讀材料 334
思考題 334
習題 335
第9章 統(tǒng)計熱力學基礎(chǔ) 337
9.1 統(tǒng)計熱力學基礎(chǔ) 337
9.1.1 統(tǒng)計熱力學的研究對象和方法 337
9.1.2 統(tǒng)計熱力學的發(fā)展簡史 337
9.1.3 統(tǒng)計體系的分類 338
9.2 玻耳茲曼統(tǒng)計 338
9.2.1 統(tǒng)計熱力學的基本假定 338
9.2.2 最概然分布 339
9.2.3 配分函數(shù) 340
9.2.4 熱力學函數(shù)與配分函數(shù) 340
9.3 配分函數(shù)的分離與計算 342
9.3.1 配分函數(shù)的分離 342
9.3.2 配分函數(shù)的計算 343
參考資料及課外閱讀材料 348
思考題 348
習題 349
部分習題參考答案 351
主要參考書目 356
附錄 357
附錄l 部分常用元素的相對原子質(zhì)量 357
附錄2 常用的重要物理常量 357
附錄3 一些物質(zhì)的標準熱力學數(shù)據(jù) 358
咐錄4 一些物質(zhì)的標準摩爾燃燒焓 361
附錄5 一些離子在無限稀釋水溶液中的標準摩爾生成焓 362