物理化學

本書內容包括氣體的pVT關係、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、統計熱力學初步、化學動力學基礎、界面現象和膠體化學共十一章。

本書符合應用型人才培養的目標;融入大量教學經驗，充分反映改革成果;內容精煉、流暢，對提高教學水平、增強教學效果必將起到良好的作用。

本書可作為高等工科院校化學化工、材料、生物、環境、紡織等專業的教材，也可作為自學考試者和相關工程技術人員的參考書。 ^[1] 

第一章 氣體的pvt關係

第一節理想氣體狀態方程1

1理想氣體狀態方程1

2理想氣體模型2

3摩爾氣體常數3

第二節理想氣體混合物3

1混合物的組成4

2理想氣體狀態方程對理想氣體混合物的應用4

3道爾頓定律5

4阿馬伽定律6

第三節氣體的液化及臨界參數6

1液體的飽和蒸氣壓6

2臨界參數7

3真實氣體的pVm圖及氣體的液化7

第四節真實氣體狀態方程8

1真實氣體的pVmp圖及波義耳温度8

2範德瓦爾斯方程9

3維裏方程11

4其它重要方程舉例12

第五節對應狀態原理及普遍化壓縮因子圖12

1壓縮因子12

2對應狀態原理13

3普遍化壓縮因子圖14

習題16

第二章 熱力學第一定律

第一節熱力學基本概念19

1熱力學概論19

2系統和環境19

3狀態和狀態函數20

4平衡態與平衡態的描述20

5熱力學過程21

6液(或固)體的飽和蒸氣壓22

第二節熱力學第一定律22

1功22

2熱24

3熱力學能24

4熱力學第一定律24

第三節恆容熱、恆壓熱、焓25

1恆容熱25

2恆壓熱25

3焓26

第四節熱容26

1熱容26

2 Cp與CV的關係27

第五節可逆過程28

1準靜態過程28

2可逆過程30

第六節熱力學第一定律對理想氣體的應用31

1焦耳實驗31

2理想氣體的熱力學能31

3理想氣體的焓32

4理想氣體恆温可逆過程33

5理想氣體絕熱過程34

第七節熱力學第一定律在化學變化過程中的應用37

1反應進度37

2摩爾反應焓38

3摩爾反應焓與温度的關係——基希霍夫公式39

第八節相變化過程40

1相變焓40

2相變過程功的計算41

3相變過程熱力學能的計算41

第九節摩爾溶解焓、摩爾稀釋焓及摩爾混合焓41

1摩爾溶解焓41

2摩爾稀釋焓41

3混合焓42

第十節由標準摩爾生成焓和標準摩爾燃燒反應焓計算標準摩爾反應焓42

1標準摩爾生成焓及由標準摩爾生成焓計算標準摩爾反應焓42

2標準摩爾燃燒反應焓及由標準摩爾燃燒反應焓計算標準摩爾反應焓43

3恆容反應熱與恆壓反應熱之間的關係45

4蓋斯定律45

第十一節焦耳湯姆遜效應46

1焦耳湯姆遜實驗46

2節流膨脹的熱力學特徵及焦耳湯姆遜係數46

3焦耳湯姆遜實驗的熱力學分析47

習題48

第三章 熱力學第二定律

第一節卡諾循環53

第二節自發過程的共同特徵——不可逆性55

1有限温差的熱傳導過程55

2膨脹過程的方向性55

3摩擦生熱的方向性56

4高壓氣體向低壓氣體的擴散過程56

5溶質自高濃度向低濃度的擴散過程56

第三節熱力學第二定律56

第四節熵、熵增原理57

1卡諾定理57

2熵59

3克勞修斯不等式61

4熵判據——熵增原理62

第五節單純pVT變化熵變的計算63

1環境熵變的計算63

2恆壓變温過程熵變的計算63

3恆容變温過程熵變的計算63

4理想氣體pVT變化過程熵變的計算64

第六節純物質相變過程熵變的計算65

1可逆相變過程熵變的計算66

2不可逆相變過程熵變的計算66

第七節熱力學第三定律和化學變化過程熵變的計算67

1熱力學第三定律67

2規定熵和標準熵67

3標準摩爾反應熵的計算69

4標準摩爾反應熵隨温度的變化69

第八節亥姆霍茲函數和吉布斯函數70

1亥姆霍茲函數70

2吉布斯函數71

3三種判據的比較72

4恆温過程亥姆霍茲函數變、吉布斯函數變的計算74

第九節熱力學基本方程76

1熱力學基本方程76

2麥克斯韋關係式77

3吉布斯亥姆霍茲方程78

4熱力學狀態方程79

5其它重要的關係式80

6由熱力學基本方程計算純物質pVT變化過程的ΔA，ΔG82

第十節克拉佩龍方程83

1克拉佩龍方程83

2固液平衡、固固平衡積分式84

3克勞修斯克拉佩龍方程84

4相變焓與温度的關係——普朗克方程86

5外壓對液體飽和蒸氣壓的影響86

習題88

第四章 多組分系統熱力學

第一節偏摩爾量94

1偏摩爾量的由來94

2偏摩爾量定義94

3偏摩爾量的測定方法96

4同一組分的各種偏摩爾量之間的關係97

5吉布斯杜亥姆方程98

第二節化學勢98

1化學勢的定義99

2多組分單相系統的熱力學公式99

3多組分多相系統的熱力學公式100

4化學勢判據及其應用舉例100

5熱力學系統的熱力學平衡條件101

第三節氣體的化學勢102

1純理想氣體的化學勢102

2理想氣體混合物中任一組分B的化學勢102

3純真實氣體的化學勢103

4真實氣體混合物中任一組分的化學勢103

5逸度與逸度係數103

6逸度係數的計算104

第四節拉烏爾定律和亨利定律105

1液態混合物、溶液的液氣平衡105

2拉烏爾定律105

3亨利定律106

4拉烏爾定律與亨利定律的對比106

第五節理想液態混合物107

1理想液態混合物107

2理想液態混合物中任一組分的化學勢107

3理想液態混合物的混合性質108

第六節理想稀溶液110

1溶劑的化學勢110

2溶質的化學勢111

第七節理想稀溶液的依數性112

1溶劑蒸氣壓下降112

2凝固點降低（析出固體純溶劑）113

3沸點升高(溶質不揮發)114

4滲透壓115

第八節真實液態混合物、真實溶液116

1真實液態混合物116

2真實溶液117

3活度係數的求法118

習題119

第五章 化學平衡

第一節化學反應的方向和限度126

1化學反應的摩爾吉布斯函數變126

2化學反應的平衡條件127

第二節化學反應等温方程和標準平衡常數128

1化學反應的等温方程128

2標準平衡常數128

3影響標準平衡常數的因素129

4多相反應的平衡常數130

第三節平衡常數的實驗測定和平衡組成的計算130

1平衡常數測定的一般方法130

2平衡組成的計算131

第四節化學反應標準平衡常數的計算133

1由標準摩爾生成吉布斯函數ΔfGm計算標準摩爾反應吉布斯函數ΔrGm133

2由ΔrHm和ΔrSm計算ΔrGm134

3由有關反應計算ΔrGm135

第五節影響化學平衡移動的因素135

1温度對化學平衡的影響136

2壓力對化學平衡的影響139

3惰性組分對化學平衡的影響140

第六節同時化學平衡142

第七節真實氣體反應的化學平衡143

第八節液態混合物中反應的化學平衡144

第九節液態溶液中反應的化學平衡146

習題146

第六章 相平衡

第一節相律154

1相律的基本概念154

2相律的推導155

3注意事項157

第二節單組分系統的相平衡158

第三節二組分系統氣液平衡相圖159

1二組分理想液態混合物的氣液平衡相圖159

2蒸餾與精餾162

3二組分真實液態混合物的氣液平衡相圖163

4二組分液態部分互溶系統的氣液平衡相圖166

5二組分液態完全不溶系統的氣液平衡相圖168

第四節二組分系統固液平衡相圖169

1固態完全不互溶系統170

2形成化合物的系統172

3固態部分互溶系統174

4固態完全互溶系統176

5二組分系統複雜相圖的分析和應用177

第五節三組分系統相圖178

1等邊三角形座標表示法178

2三組分鹽水系統相圖180

3部分互溶的三組分系統181

4三組分低共熔混合物系統183

習題184

第七章 電化學

第一節電化學系統和法拉第定律191

1電化學系統191

2電解溶液的導電機理192

3物質量的基本單元193

4 Faraday電解定律194

第二節離子的電遷移195

1離子的電遷移率195

2離子的遷移數196

3離子遷移數的測定198

第三節電導率和摩爾電導率200

1電解質溶液的導電能力200

2電導和電導率200

3摩爾電導率201

4電導的測定201

5電導率、摩爾電導率與濃度的關係202

6離子遷移率與摩爾電導率的關係204

7電導測定的應用205

第四節電解質溶液的活度和活度係數206

1強電解質的活度和活度係數206

2離子強度206

3強電解質溶液理論和德拜休克爾極限公式207

第五節可逆電池及可逆電極209

1可逆電池的條件209

2可逆電極及其分類210

3可逆電池的書寫方法211

第六節可逆電池的熱力學211

1電動勢E與電池反應的吉布斯函數變之間的關係211

2電動勢E與電池反應熵變ΔrSm之間的關係212

3電動勢E與電池反應焓變ΔrHm之間的關係212

4電動勢E與反應物和產物活度之間的關係——能斯特公式212

5標準電動勢E與K之間的關係213

第七節電動勢的測量213

第八節可逆電極電勢214

1標準氫電極214

2任意電極的電極電勢215

第九節濃差電池及液接電勢218

1電極濃差電池218

2電解質濃差電池218

3液接電勢的計算219

第十節電動勢測定的應用220

1活度積的計算220

2電解質平均活度係數的測定221

3溶液pH的測定222

第十一節電勢pH圖222

1無H+或OH-參加的電極反應223

2有H+或OH-參加的非電化學反應223

第十二節分解電壓224

第十三節極化作用226

1電極的極化與超電勢226

2電化學極化的影響因素227

3極化曲線和超電勢的測定228

第十四節金屬腐蝕230

1腐蝕微電池230

2腐蝕電流231

3金屬的鈍化——陽極過程232

4防腐的辦法233

習題233

第八章 統計熱力學初步

第一節引言240

1統計熱力學研究的對象240

2統計熱力學研究系統的分類240

3微觀狀態的描述240

第二節統計力學的基本假設241

1各種微觀狀態按一定的概率出現241

2宏觀量是個微觀狀態相應的微觀量的統計平均值241

3等概率定理241

4玻爾茲曼熵定理241

第三節能級分佈、狀態分佈242

1能級分佈242

2狀態分佈242

3分佈的概率243

4系統的總微態數243

第四節玻爾茲曼分佈244

1最概然分佈244

2玻爾茲曼分佈246

第五節玻色愛因斯坦統計和費米狄拉克統計249

1玻色愛因斯坦統計249

2費米狄拉克統計249

第六節粒子配分函數250

1配分函數的析因子性質250

2平動配分函數的計算250

3轉動配分函數的計算252

4振動配分函數的計算253

5電子運動的配分函數254

6核運動的配分函數254

第七節系統的熱力學函數與配分函數的關係254

1內能與配分函數的關係254

2熵與配分函數的關係256

3統計熵與量熱熵257

4其它熱力學函數與配分函數的關係257

第八節統計熱力學對理想氣體的應用258

1理想氣體的熱力學能和壓力258

2理想氣體的熱容258

3理想氣體的熵259

第九節理想氣體的化學平衡常數260

習題261

第九章 化學動力學基礎

第一節化學反應的速率266

1反應進度定義的反應速率266

2反應物的消耗速率和生成物的生成速率267

第二節化學反應的速率方程268

1基元反應268

2質量作用定律269

3非基元反應的速率方程式270

4反應級數270

第三節速率方程的積分形式271

1零級反應271

2一級反應272

3二級反應274

4 n級反應277

第四節反應級數的確定279

1積分法279

2微分法279

3半衰期法281

4隔離法281

第五節温度對反應速率的影響282

1範特霍夫經驗規則282

2阿累尼烏斯方程282

3温度對反應速率影響的類型283

第六節活化能284

1活化能284

2表觀活化能285

第七節典型的複合反應286

1平行反應286

2對行反應287

3連串反應288

第八節鏈反應289

1直鏈反應289

2支鏈反應290

第九節複合反應速率方程的近似處理法291

1選取控制步驟法291

2穩態近似法292

3平衡態近似法293

第十節反應速率理論簡介294

1簡單碰撞理論294

2過渡狀態理論296

第十一節單分子反應機理298

第十二節催化作用簡介299

1催化反應的一般機理299

2酶催化反應301

第十三節溶液中的反應302

1溶劑對反應物分子無明顯作用302

2溶劑對反應物分子有明顯作用303

第十四節光化學反應304

1光化學反應定律304

2光化學反應動力學305

習題306

第十章 界面現象

第一節表面張力314

1比表面吉布斯函數、表面功及表面張力314

2高度分散系統的熱力學基本方程315

3影響表面張力的因素316

第二節潤濕現象317

1潤濕的分類317

2接觸角與楊氏方程318

第三節液體的界面現象320

1彎曲液麪的附加壓力320

2拉普拉斯方程320

3彎曲液麪的飽和蒸氣壓323

4亞穩狀態324

第四節固體表面的吸附325

1物理吸附和化學吸附326

2吸附曲線327

3吸附等温式328

第五節溶液表面的吸附331

1溶液表面的吸附現象331

2吉布斯吸附等温式332

3表面活性劑334

習題335

第十一章 膠體化學

第一節膠體分散系統及其製備340

1膠體分散系統的分類及其基本特性340

2溶膠的製備342

3溶膠的淨化343

第二節膠體的光學性質344

1丁達爾效應344

2雷利公式344

第三節膠體的動力性質345

1布朗運動345

2擴散346

3溶膠的滲透壓347

4沉降與沉降平衡347

第四節膠體的電學性質349

1膠團結構和電動現象349

2擴散雙電層理論351

第五節溶膠的穩定性和聚沉作用353

1溶膠的穩定性353

2電解質的聚沉作用及其影響因素353

3溶膠穩定的DLVO理論簡介354

第六節乳狀液355

1兩種乳狀液355

2乳化劑的作用355

3乳狀液的轉化和破壞355

第七節凝膠356

1凝膠的基本特性和凝膠的分類356

2凝膠的製備356

3凝膠的性質357

習題357

附錄

附錄一某些物質的標準摩爾生成焓、標準摩爾生成吉布斯函數、標準摩爾熵及摩爾

定壓熱容360

附錄二某些有機化合物的標準摩爾燃燒焓363

附錄三某些氣體的摩爾定壓熱容與温度的關係363

附錄四某些氣體的範德瓦爾斯常數364

附錄五某些物質的臨界參數常數365

附錄六希臘字母表366

參考文獻 ^[1]