物理化學

本書內容涵蓋了物理化學基礎知識的各個方面。其中包括熱力學第一定律、熱力學第二定律、多組分系統熱力學、化學平衡、相平衡、化學動力學基礎、表面現象、電解質溶液和電化學。

本書適合所有需要開設物理化學課程的理工科專業使用，尤其適合非化學化工類專業使用,也可作為考研參考書使用。 ^[1] 

緒論1

0.1物理化學的研究內容1

0.2課程特點與學習方法2

0.3關於物理量的表示和運算3

0.4SI單位4

第1章熱力學第一定律6

1.1基本概念6

1.1.1系統與環境6

1.1.2熱力學平衡狀態6

1.1.3狀態的描述7

1.1.4狀態變化及其描述7

1.1.5狀態函數及其性質8

1.2熱力學第一定律9

1.2.1熱和功9

1.2.2體積功的計算10

1.2.3可逆過程體積功的計算11

1.2.4內能與第一定律的數學式12

1.3等容熱、等壓熱和焓13

1.3.1等容過程13

1.3.2等壓過程14

1.3.3等温過程15

1.4焦耳實驗15

1.5熱容16

1.5.1定義和分類16

1.5.2Cp與CV的關係17

1.5.3純物質的Cp，m與温度的關係18

1.6熱力學第一定律對理想氣體的應用19

1.6.1等温過程19

1.6.2非等温過程19

1.6.3絕熱可逆過程20

*1.6.4多方過程22

1.7熱化學與蓋氏定律22

1.7.1反應進度22

1.7.2標準摩爾反應熱效應24

1.7.3熱化學方程式的寫法25

1.7.4反應熱效應的測定26

1.7.5Qp，m與QV，m的關係26

1.8標準摩爾反應熱效應的計算27

1.8.1標準摩爾生成焓法27

1.8.2標準摩爾燃燒焓法28

1.9反應熱效應與温度及壓力的關係30

1.9.1ΔrHm與壓力的關係30

1.9.2ΔrHm與温度的關係31

1.9.3相變焓32

1.10絕熱反應34

1.10.1等壓絕熱反應35

1.10.2等容絕熱反應35

1.11溶解熱和稀釋熱36

1.11.1積分溶解熱和積分稀釋熱36

1.11.2微分溶解熱和微分稀釋熱36

習題37

第2章熱力學第二定律41

2.1自發過程和平衡狀態41

2.1.1自發過程及其特點41

2.1.2可逆過程與平衡狀態42

2.2卡諾原理43

2.2.1卡諾熱機43

2.2.2卡諾原理44

2.3熵的概念46

2.3.1任意可逆循環的熱温商46

2.3.2熵的引出47

2.3.3任意不可逆循環的熱温商48

2.3.4熵判據48

2.4熵的統計意義和規定熵50

2.4.1熵的統計意義50

2.4.2熱力學第三定律和純物質的規定熵52

2.5 熵變的計算53

2.5.1簡單變化53

2.5.2相變化55

2.5.3化學反應56

2.6亥姆霍茲函數和吉布斯函數57

2.6.1亥姆霍茲函數57

2.6.2吉布斯函數59

2.7熱力學基本方程及其應用61

2.7.1熱力學基本方程61

2.7.2麥克斯威關係式63

2.7.3熱力學基本方程的應用65

習題71

第3章多組分系統熱力學75

3.1基本概念和組成表示法75

3.1.1基本概念75

3.1.2組成表示法75

3.2偏摩爾量77

3.2.1概念的引出77

3.2.2偏摩爾量的集合公式78

3.2.3偏摩爾量之間的關係79

3.3敞開相熱力學基本方程和化學勢概念80

3.3.1敞開相熱力學基本方程80

3.3.2相變化和化學反應的平衡條件82

3.4純凝聚態物質和理想氣體的化學勢84

3.4.1純凝聚態物質的化學勢85

3.4.2純理想氣體的化學勢85

3.4.3理想氣體混合物中各組分的化學勢86

3.5溶液的飽和蒸氣壓和理想溶液87

3.5.1溶液的飽和蒸氣壓87

3.5.2理想溶液88

3.5.3理想溶液中各組分的化學勢89

3.5.4理想溶液混合過程中態函數的變化90

3.6理想稀溶液和亨利定律93

3.6.1理想稀溶液和亨利定律93

3.6.2亨利常數的物理意義95

3.6.3理想稀溶液中各組分的化學勢96

3.6.4使用不同濃度時溶質的化學勢表達式98

3.7實際溶液中各組分的化學勢99

3.7.1以理想溶液為參考100

3.7.2以理想稀溶液為參考100

3.8活度的蒸氣壓測定法102

3.8.1以拉烏爾定律為參考103

3.8.2以亨利定律為參考103

3.8.3不同濃標對應的活度係數不同104

3.9實際二組分溶液的理論分析104

3.9.1吉布斯杜亥姆公式104

3.9.2杜亥姆馬居爾公式105

3.9.3A、B二組分系統的氣液平衡組成106

3.10分配平衡108

3.11稀溶液的依數性110

3.11.1蒸氣壓降低110

3.11.2凝固點降低111

3.11.3沸點升高113

3.11.4滲透壓115

習題118

第4章化學平衡122

4.1化學反應平衡條件與化學親和勢122

4.2理想氣體的化學平衡123

4.2.1化學反應的標準平衡常數123

4.2.2Kp

與Kp、Kc、Kx、Kn的關係124

4.2.3影響化學平衡的因素126

4.3純凝聚態物質與理想氣體之間的化學平衡129

4.3.1平衡常數129

4.3.2分解壓130

4.4溶液中的化學平衡131

4.4.1標準平衡常數131

4.4.2理想溶液中的化學平衡132

4.4.3理想稀溶液中的化學平衡132

4.4.4多相反應平衡133

4.5平衡常數的計算134

4.5.1標準摩爾生成吉布斯函數法134

4.5.2標準熵法135

4.5.3線性組合法136

4.5.4水溶液中離子的標準熱力學數據137

4.6平衡常數與温度的關係138

4.6.1範特霍夫方程138

4.6.2温度對平衡常數的影響139

4.7同時平衡141

4.7.1同時平衡141

*4.7.2甲烷水蒸氣轉化制氫142

*4.7.3反應的耦合143

*4.8絕熱反應144

習題145

第5章相平衡149

5.1相律149

5.2克拉佩龍方程153

5.2.1克拉佩龍方程153

5.2.2克勞修斯克拉佩龍方程155

5.2.3外壓對液體飽和蒸氣壓的影響157

5.3單組分系統相圖157

5.4二組分部分互溶雙液系159

5.4.1水苯酚相圖159

5.4.2槓桿規則162

5.5二組分完全互溶雙液系163

5.5.1理想溶液的壓力組成圖163

5.5.2理想溶液的温度組成圖164

*5.5.3精餾原理166

5.5.4A、B二組分非理想溶液的Tx圖167

5.6二組分完全不互溶雙液系169

5.7二組分簡單低共熔混合物系169

5.7.1二組分簡單低共熔混合物系的Tx圖169

5.7.2熱分析法繪製相圖171

5.8二組分連續互溶固溶體系統172

5.8.1固溶體的熔點介於TA和TB之間172

5.8.2具有最低熔點或最高熔點的連續互溶固溶體174

5.9二組分有限互溶固溶體系統174

5.9.1共晶型有限互溶固溶體系統175

5.9.2包晶型有限互溶固溶體系統176

5.10形成化合物的二組分凝聚物系178

5.10.1化合物與A、B二組分在固態完全不互溶178

5.10.2化合物與A、B二組分可形成有限互溶固溶體181

5.11三組分系統相圖181

5.11.1三角座標系181

5.11.2部分互溶系統相圖183

5.11.3二固體鹽水系統185

習題187

第6章化學動力學基礎192

6.1化學反應速率193

6.1.1反應速率的表示方法193

6.1.2反應速率的實驗測定194

6.2基元反應與質量作用定律195

6.2.1基元反應195

6.2.2質量作用定律196

6.2.3複雜反應197

6.3具有簡單級數的反應197

6.3.1零級反應198

6.3.2一級反應199

6.3.3二級反應200

6.4速率方程的建立204

6.4.1微分法204

6.4.2積分法205

6.4.3半衰期法206

6.5幾種典型的複雜反應208

6.5.1對峙反應208

6.5.2平行反應209

6.5.3連串反應210

6.6温度對反應速率的影響211

6.6.1範特霍夫經驗規則212

6.6.2阿累尼烏斯經驗公式212

6.6.3活化能的獲得215

6.6.4表觀活化能216

6.7幾種反應速率的近似處理方法217

6.7.1選擇反應速率的控制步驟217

6.7.2平衡態近似218

6.7.3穩定態近似219

6.8鏈反應221

6.8.1鏈反應221

6.8.2直鏈反應223

6.8.3支鏈反應224

習題226

第7章表面現象231

7.1界面張力231

7.1.1界面張力231

7.1.2影響界面張力的因素233

7.2表面熱力學234

7.2.1表面熱力學基本方程234

7.2.2熱力學平衡條件237

7.3潤濕現象239

7.3.1潤濕239

*7.3.2黏附功240

7.4彎曲液麪下的附加壓241

7.4.1毛細現象與彎曲液麪下的附加壓241

7.4.2附加壓與液麪曲率半徑的關係242

7.4.3毛細現象的定量處理243

7.5蒸氣壓和溶解度與曲率半徑的關係244

7.5.1飽和蒸氣壓與曲率半徑的關係244

7.5.2溶解度與溶質曲率半徑的關係246

*7.6新相生成與介安狀態247

7.6.1蒸氣凝結時的臨界成核半徑與過飽和度的關係247

7.6.2蒸氣凝結時的臨界成核半徑與過冷度的關係249

7.6.3液體凝固時的臨界成核半徑與過冷度的關係250

7.6.4過熱現象251

7.7溶液表面的吸附252

7.7.1吉布斯吸附公式252

7.7.2溶液表面的吸附現象255

7.8表面活性劑255

7.8.1結構特點及其分類255

7.8.2膠束的形成256

7.8.3溶液表面吸附的朗格繆爾吸附等温式258

7.8.4表面活性劑的應用258

習題260

第8章電解質溶液263

8.1法拉第定律263

8.1.1幾個基本概念263

8.1.2法拉第定律264

8.2離子的遷移數265

8.2.1遷移數265

8.2.2離子的電遷移率266

8.2.3遷移數的測定266

8.3電導率和離子獨立運動定律269

8.3.1電導率269

8.3.2摩爾電導率270

8.3.3離子獨立運動定律271

8.4電導率測定的應用274

8.4.1測定解離度和解離平衡常數274

8.4.2確定難溶鹽的溶解度275

8.4.3電導滴定276

8.5強電解質溶液理論277

8.5.1溶劑的介電效應和水合作用277

8.5.2平均活度和平均活度係數277

8.5.3強電解質溶液的離子互吸理論280

8.5.4德拜休克爾昂薩格電導理論282

習題283

第9章電化學286

9.1原電池和電動勢286

9.1.1幾種電勢286

9.1.2原電池的寫法287

9.1.3電池反應288

9.2可逆電池熱力學289

9.3可逆電動勢的測定291

9.3.1可逆電池291

9.3.2韋斯頓標準電池292

9.3.3可逆電池電動勢的測定292

9.4電極電勢和電動勢與組成的關係294

9.4.1標準氫電極和標準電極電勢294

9.4.2電極電勢與氧化還原性295

9.4.3能斯特公式296

9.4.4標準電動勢的測定298

9.5原電池的設計299

9.5.1電極的分類299

9.5.2把氧化還原反應設計成原電池302

9.5.3將非氧化還原反應設計成原電池303

9.5.4設計濃差電池304

9.6電動勢測定的應用307

9.6.1平均活度係數的測定307

9.6.2測定難溶鹽的溶度積常數308

9.6.3測定溶液的pH值309

9.6.4電勢滴定310

*9.6.5電勢pH圖312

9.7分解電壓314

9.7.1電極反應速率314

9.7.2分解電壓314

9.8電極的極化316

9.8.1濃差極化316

9.8.2活化極化317

9.8.3超電勢的測定317

9.9電解反應319

9.9.1電極反應319

9.9.2金屬的電沉積320

9.9.3鋁及鋁合金的表面氧化320

9.10金屬腐蝕與防護321

9.10.1金屬腐蝕321

9.10.2影響腐蝕速率的主要因素322

9.10.3金屬防腐蝕323

習題325

附錄Ⅰ25℃下部分物質的標準熱力學數據328

附錄Ⅱ25℃下部分物質的標準摩爾燃燒焓331

附錄Ⅲ25℃下部分物質在水溶液中的標準熱力學數據331

附錄Ⅳ部分物質的等壓摩爾熱容332

附錄Ⅴ部分物質的凝固點降低常數和沸點升高常數334

附錄Ⅵ25℃下的標準電極電勢334

附錄Ⅶ原子量表336

附錄Ⅷ希臘字母讀音表337

參考文獻338 ^[1]