物理化學

本書是在教育部工科物理化學課程指導委員會制定的物理化學課程教學基本要求指導下編寫的。

全書的主要內容有：氣體、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、電化學、統計熱力學、化學動力學、表面現象及膠體化學。書中着重闡明物理化學中的基本概念、基本理論和基本公式，為了鞏固並檢驗學生對所學知識的掌握，各章都安排了針對性較強的例題和習題。為拓寬學生的知識面，書中在著名的公式和定理後面，還介紹了一些科學家的生平。

本書適合作為化工、生物、製藥、材料、環境、輕化工程等工科專業的教材。 ^[1] 

0 緒論

0．1 化學發展簡史

0．2 物理化學的建立與發展

o．3 物理化學的研究內容

o．4 物理化學課程的學習方法

0．5 物理量及其運算

第1章 氣體的9Vr關係

1．1 理想氣體狀態方程

1．1．1 低壓下氣體户y丁變化的經驗

定律

1．1．2 理想氣體狀態方程及理想氣體

1．2 理想氣體混合物

1．2．1 理想氣體狀態方程對理想氣體

混合物的應用

1．2．2 道爾頓分壓定律

1．2．3 阿馬伽定律

1．3 真實氣體狀態方程

1．3．1 真實氣體對理想氣體的偏差

1．3．2 範德華方程

1．3．3 維裏方程

1．3．4 其他重要方程

1．3．5 普遍化的真實氣體狀態方程與

壓縮因子

1．4 氣體的液化及臨界參數

1．4．1 液體的飽和蒸氣壓

1．4．2 真實氣體的等温線與液化

1．4．3 臨界參數

1．5 壓縮因子圖

1．5．1 對應狀態原理

1．5．2 普遍化壓縮因子圖

習題

第2章 熱力學第一定律

2．1 熱力學第零定律

2．2 基本概念及術語

2．3 可逆過程與體積功

2．4 熱力學第一定律

2．4．1 熱力學第一定律

2．4．2 熱力學能

2．5 恆容熱、恆壓熱及焓

2．5．1 恆容熱與熱力學能

2．5．2 恆壓熱與焓

2．6 熱容

2．6．1 熱容的定義

2．6．2 恆容熱容與恆壓熱容

2．6．3 CPm與Cvm的關係

2．6．4 理想氣體的熱容

2．6．5 Cpm與温度的關係

2．7 熱力學第一定律對理想氣體的應用

2．7．1 焦耳實驗

2．7．2 熱力學第一定律對理想氣體

變化過程的應用

2．8 熱力學第一定律對相變過程的應用

2．8．1 相變焓

2．8．2 相變過程中W、Q、U和H的

計算

2．9 熱力學第一定律對實際氣體的應用——

節流膨脹

2．9．1 焦耳—湯姆遜效應

2．9．2 節流膨脹的熱力學特徵

2．9．3 焦耳—湯姆遜係數正負號的熱力學

分析

2．9．4 真實氣體的H和U

2．10 熱力學第一定律對化學反應的應

用——熱化學

2．10．1 化學反應的計量方程與反應

進度

2．10．2 熱化學方程式

2．10．3 蓋斯定律

2．10．4 標準摩爾生成焓

2．10. 5 標準摩爾燃燒焓

2．10．6 恆壓熱效應與恆容熱效應之間的

關係

2．10．7 溶解焓與稀釋焓

2．11 反應焓與温度的關係

2．11．1 基爾霍夫定律

2．11．2 絕熱反應最高反應温度的計算

習題

第3章 熱力學第二定律

3．1 自發變化

3．1．1 自發變化的特徵

3．1．2 熱力學第二定律的經典表述

3．2 卡諾循環和卡諾定理

3．2．1 卡諾循環

3．2．2 卡諾定理

3．3 熱力學第二定律

3．3．1 熵函數的導出

3．3．2 克勞修斯不等式與熵判據

3．3．3 熵的物理意義

3．4 熵變的計算

3．4．1 系統單純PVT變化過程的熵變

3．4．2 相變化過程的熵變

3．4．3 環境的熵變和隔離系統的總熵變

3．5 熱力學第三定律

3．5．1 能斯特熱定理

3．5．2 熱力學第三定律

3．5．3 規定熵與標準熵

3．5．4 化學反應的標準摩爾反應熵

3．6 亥姆霍茲函數和吉布斯函數

3．6．1 亥姆霍茲函數

3．6．2 吉布斯函數

3．6．3 和G的計算

3．6．4 外壓對蒸氣壓的影響

3．7 熱力學基本方程和麥克斯韋關係式

3．7．1 熱力學基本方程

3．7．2 對應係數關係式

3．7．3 麥克斯韋關係式及其應用

3．7．4 温度對吉布斯函數的影響——

吉布斯—亥姆霍茲方程

習題

第4章 多組分系統熱力學

4．1 溶液組成的表示法

4．2 偏摩爾量

4．2．1 偏摩爾量的定義

4．2．2 偏摩爾量的加和公式

4．2．3 吉布斯—杜亥姆方程

4. 2．4 偏摩爾量之間的函數關係

4．3 化學勢

4．3．1 化學勢的定義

4．3．2 化學勢判據

4．3．3 化學勢與温度、壓力的關係

4．4 氣體的化學勢

4．4．1 純理想氣體的化學勢

4．4．2 理想氣體混合物中組分B的化學勢

4．4．3 純實際氣體的化學勢

4．4．4 實際氣體混合物中任一組分B的

化學勢

4．5 稀溶液的兩條經驗定律

4．5．1 拉烏爾定律

4．5．2 亨利定律

4．6 理想液態混合物

4．6．1 理想液態混合物的定義

4．6．2 理想液態混合物中任一組分的

化學勢

4．6．3 理想液態混合物的混合性質

4．7 理想稀溶液

4．7．1 理想稀溶液中溶劑A的化學勢

4．7．2 理想稀溶液中溶質B的化學勢

4．7．3 分配定律

4．8 稀溶液的依數性

4．8．1 溶劑蒸氣壓下降

4．8．2 凝固點下降

4．8．3 沸點上升

4．8．4 滲透壓

4．9 逸度與活度

4．9．1 逸度與逸度因子

4．9．2 活度與活度因子

習題

第5章 化學平衡

5．1 化學反應的方向和限度

5．1．1 化學反應的吉布斯函數和親

和勢

5．1．2 化學反應過程中吉布斯函數的

變化及反應平衡條件

5．1．3 化學反應等温方程

5．2 化學反應的平衡常數

5．2．1 理想氣體反應的標準平衡常數

5．2．2 理想氣體反應的平衡常數的其他

表達式

5．2．3 實際氣體反應的化學平衡常數

5．2．4 化學反應標準平衡常數與計量

方程的關係

5．2．5 平衡轉化率及平衡組成的計算

5．3 多相反應的化學平衡

5．4 化學反應標準平衡常數的熱力學計算

方法

5．4．1 標準生成吉布斯函數法

5．4．2 利用反應的 計算

5，4．3 組合法

5．5 溶液中反應的平衡常數

5．6 各種因素對化學反應平衡的影響

5．6．1 温度對平衡的影響

5．6．2 壓力對平衡的影響

5．6．3 惰性氣體對平衡的影響

5．6．4 原料配比對平衡的影響

5．7 同時反應平衡組成的計算

5．7．1 同時反應的化學平衡

5．7．2 耦合反應的化學平衡

習題

第6章 相平衡

6．1 相律

6．1．1 基本概念

6．1．2 相律

6．2 單組分系統相平衡

6．2．1 單組分系統的兩相平衡

6．2．2 水的相圖

6．3 二組分理想液態混合物的氣—液平衡

相圖

6．3．1 壓力—組成圖

6．3．2 槓桿規則

6．3．3 温度—組成圖

6．4 二組分真實液態混合物的氣—液平衡

系統

6．4．1 壓力—組成圖

6．4．2 温度—組成圖

6．5 二組分液態部分互溶系統的相圖

6．5．1 部分互溶液體的溶解度

6．5. 2 部分互溶系統氣—液平衡的温度—

組成圖

6．6 二組分液態完全不互溶系統的氣—液

平衡相圖

6．7 二組分固態不互溶凝聚系統的相圖

6．7．1 熱分析法

6．7．2 溶解度法

6．8 生成化合物的二組分固態不互溶凝聚

系統的相圖

6．8．1 生成穩定化合物的系統

6．8．2 生成不穩定化合物的系統

6．9 二組分固態完全互溶系統的相圖

6．10 二組分固態部分互溶系統的相圖

6．10．1 具有低共熔點的固態部分互溶

系統

6．10．2 具有轉變温度的固態部分互溶

系統

習題

第7章 電化學

7．1 電解質溶液的導電機理及法拉第定律

7．1．1 電解質溶液的導電機理

7．1．2 法拉第定律

7．2 離子的電遷移和遷移數

7．2．1 離子的電遷移現象和遷移數

7．2．2 離子遷移數的測定

7．3 電導、電導率和摩爾電導率

7．3．1 電導與電導率

7．3．2 電導的測定

7．3．3 摩爾電導率及其與濃度的關係

7．3．4 離子獨立運動定律和離於的極限

摩爾電導率

7．4 電導測定的應用

7．4．1 計算弱電解質的解高度和解離

常數

7．4．2 計算難溶鹽的溶解度

7．4．3 電導滴定

7．5 強電解質的活度及活度因子

7．5．1 離子平均活度和平均活度因子

7．5．2 強電解質溶液的離子互吸理論

7．6 可逆電池與韋斯頓標準電池

7．6．1 原電池及其表示

7．6：2 可逆電池的條件

7，6．3 韋斯頓標準電池

7．7 原電池熱力學

7．7．1 由可逆電池電動勢E計算電池

反應的摩爾吉布斯函數變

7．7．2 由電池電動勢的温度係數

計算電池反應的摩爾反應熵變

7. 7．3 電池反應的摩爾反應焓變

的計算

7．7．4 原電池可逆放電過程的熱效應

7．7．5 原電池的基本方程——能斯特

方程

7．8 電極電勢和電池的電動勢

7．8．1 標準氫電極

7．8．2 電極電勢的定義及計算

7．8．3 液體接界電勢及其消除

7．9 可逆電極的種類

7．9．1 第一類電極

7．9．2 第二類電極

7．9．3 氧化還原電極

7．10 電動勢的測定及應用

7．10．1 電池電動勢的測定

7．10．2 計算電池反應的標準平衡常數

K 和難溶鹽的溶度積K

7．10．3 測定溶液的pH值

7．10．4 原電池的設計

7．11 極化作用與超電勢

7，11．1 分解電壓

7．11．2 極化作用

7．12 電解時的電極反應

習題

第8章 統計熱力學初步

8．1 統計系統的分類

8．1．1 離域子系統和定域子系統

8．1．2 獨立於系統和相依子系統

8．2 分佈與微態

8．2．1 分佈與微態的概念

8．2．2 定域子系統的計算

8．2．3 離域子系統的計算

8．2．4 系統的總微態數

8．3 最可幾分布與平衡分佈

8．3．1 統計平均值

8．3．2 等幾率假設

8．3．3 最可幾分布

8．3．4 最可幾分布與平衡分佈

8．4 熱力學幾率和熵

8．5 玻爾茲曼分佈定律

8．6 用配分函數表示熱力學函數

8．7 配分函數的分離

8．7．1 配分函數的析因子性質

8．7．2 理想氣體的熱力學性質與配分

函數的關係

8，8 粒子配分函數的計算

8．8. l 平動配分函數

8．8．2 轉動配分函數

8．8．3 振動配分函數

8．8．4 電子運動和核運動的配分函數

8．9 變更能量零點對熱力學函數的影響

8．10 從配分函數計算理想氣體反應的標準

平衡常數

8．11 原子晶體的熱容

習題

第9章 化學動力學

9．1 化學反應的反應速率及其測定

9．1．1 反應速率的表示法

9．1．2 反應速率的測定

9．2 化學反應的速率方程

9．2．1 反應歷程

9．2．2 基元反應和反應分子數

9．2．3 基元反應的速率方程——質量

作用定律

9．2．4 速率方程的一般形式與反應級數

9．2．5 用氣體分壓表示的速率方程

9．3 具有簡單級數的化學反應

9．3．1 零級反應

9．3．2 一級反應

9．3．3 二級反應

9．3．4 n級反應

9．3．5 本節小結

9．4 速率方程的確定

9．4．1 積分法

9．4．2 微分法

9．4．3 半衰期法

9．5 温度對反應速率的影響

9．5．1 阿倫尼烏斯公式

9．5．2 活化能

9．5．3 表觀活化能

9．5．4 可逆反應的活化能與反應熱

9．6 幾種典型的複合反應

9．6．1 對峙反應

9．6．2 平行反應

9．6．3 連串反應

9．7 複合反應速率的近似處理法

9．7．1 控制步驟法

9．7．2 平衡態近似法

9．7. 3 穩態近似法

9．8 鏈反應

9．8．1 直鏈反應

9．8．2 支鏈反應

9．9 反應速率理論簡介

9．9．1 碰撞理論

9．9．2 過渡狀態理論

9．10 溶液中的反應

9．10．1 籠效應

9．10．2 溶劑對反應速率的影響

9．10．3 原鹽效應

9．11 光化學反應

9．11．1 光化學反應和熱化學反應的

區別

9．11．2 光化學反應的初級過程和次級

過程

9．11．3 光化學基本定律

9．11．4 量子效率

9．11．5 光化反應動力學

9．12 催化反應動力學

9．12．1 催化概述

9．12．2 均相酸鹼催化反應

9．12．3 絡合催化

9．12．4 多相催化反應

9．12．5 酶催化反應

習題

第10章 表面現象

10．1 表面張力

lo．1．1 液體的表面張力、比表面功和

比表面吉布斯函數

10．1．2 界面的熱力學方程

10．1．3 影響表面張力的因素

10．2 潤濕現象與接觸角

10．2．1 潤濕的分類

10．2．2 接觸角與楊氏方程

10．3 彎曲液麪的附加壓力和毛細現象

10．3．1 彎曲液麪的附加壓力

10．3．2 拉普拉斯方程

10．3．3 毛細現象

11．4 分散度對系統性質的影響

10．4．1 微小液滴的飽和蒸氣壓——開爾

文公式

10．4．2 亞穩狀態和新相的生成

10．5 固體表面吸附

10．5．1 物理吸附與化學吸Fg

10．5．2 吸附平衡與吸附量

10．5．3 吸附熱與吸附等量線

10．6 等温吸附方程式

lo．6．1 朗格繆爾單分子層吸附理論

10．6．2 弗羅因德利希吸附等温式

10．6．3 BET多分子層吸附理論

10．7 溶液表面的吸附

10．7．1 溶液的表面張力

10．7．2 溶液的表面吸附和吉布斯吸附

公式

習題

第11章 膠體分散系統

11．1 分散系統和膠體系統簡介

11．1．1 分散系統

11．1．2 肢體分散系統

11．2 溶膠

11．2．1 溶膠的基本性質

11．2．2 溶膠的穩定性

11．2．3 溶膠的製備

11．2．4 溶膠的破壞

11．3 高分子溶液

11．3．] 高分子化合物的分子量及其分佈

11．3．2 高分子溶液的流變性質

11．3．3 高分子溶液的動力性質——滲透

和超迷離心沉降

11．3．4 高分子溶液的光學性質——激光

光散射

11．3. 5 高分子溶液的電性質——電泳

11．3．6 高分子溶液的穩定性及聚沉——

鹽析作用和膠凝作用

11．4 粗分散系統簡介

11．4．1 乳狀液

11．4．2 氣溶膠

11．4．3 泡沫

11．4．4 懸浮液

習題

附錄

附錄一 基本常數

附錄二 某些物質的臨界參數

附錄三 某些氣體的範德華常數

附錄四 某些氣體的恆壓摩爾熱容與温度的

關係

附錄五 某些物質的標準摩爾生成焓、標準

摩爾生成古布斯函數、標準摩爾熵

及恆壓摩爾熱容

附錄六 水溶液中某些溶質的標準摩爾生成

焓、標準摩爾生成古布斯函數、標

準摩爾熵

附錄七 水溶液中某些離子的標準摩爾生成

焓、標準摩爾生成古布斯函數、

標準摩爾熵及標準恆壓摩爾熱容

附錄八 某些有機化合物的標準摩爾燃燒焓

參考文獻 ^[1]