目錄
前言
緒論 1
0.1 物理化學的建立與發(fā)展 1
0.2 物理化學的目的和內容 2
0.3 物理化學的研究方法 3
0.4 物理化學的學習方法 4
第1章 氣體的pVT性質 6
1.1 理想氣體狀態(tài)方程 6
1.1.1 氣體的經驗定律及理想氣體狀態(tài)方程 6
1.1.2 理想氣體模型 7
1.1.3 摩爾氣體常量 8
1.2 理想氣體混合物 8
1.2.1 混合物組成的表示法 8
1.2.2 理想氣體混合物的狀態(tài)方程 9
1.2.3 道爾頓分壓定律 10
1.2.4 阿馬加分體積定律 10
1.3 真實氣體的液化及臨界參數(shù) 11
1.4 真實氣體狀態(tài)方程 12
本章小結 14
習題 15
第2章 熱力學第一定律 17
2.1 基本概念及術語 17
2.1.1 系統(tǒng)與環(huán)境 17
2.1.2 熱力學平衡態(tài) 17
2.1.3 系統(tǒng)的性質 17
2.1.4 系統(tǒng)的狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù) 18
2.1.5 狀態(tài)方程和狀態(tài)函數(shù)的全微分性質 18
2.1.6 過程與途徑 19
2.1.7 熱和功 21
2.2 熱力學基本概念及熱力學第一定律 23
2.2.1 熱功當量 23
2.2.2 能量守恒定律 23
2.2.3 熱力學能 23
2.2.4 熱力學第一定律的概念 23
2.2.5 熱力學第一定律的數(shù)學表達式 24
2.3 恒容反應熱、恒壓反應熱及焓 25
2.3.1 恒容反應熱和恒壓反應熱 25
2.3.2 焓 26
2.4 摩爾熱容 27
2.5 相變焓 28
2.5.1 相變及相變焓 28
2.5.2 相變焓與溫度的關系 29
2.6 溶解焓、混合焓與稀釋焓 30
2.6.1 溶解焓 30
2.6.2 混合焓 31
2.6.3 稀釋焓 32
2.7 化學反應焓 32
2.7.1 反應進度和熱化學方程式 33
2.7.2 赫斯定律 34
2.8 標準摩爾反應焓的計算 35
2.8.1 熱力學標準態(tài) 35
2.8.2 由物質的標準摩爾生成焓計算化學反應的 36
2.8.3 由物質的標準摩爾燃燒焓計算化學反應的 38
2.8.4 由物質的標準摩爾溶解焓計算化學反應的 40
2.8.5 由鍵焓估算反應焓 41
2.8.6 標準摩爾反應焓與溫度的關系——基爾霍夫定律 42
2.9 離子的標準摩爾生成焓 47
2.10 可逆過程與不可逆過程 48
2.10.1 可逆過程 48
2.10.2 不可逆過程 53
本章小結 57
習題 59
第3章 熱力學第二定律 62
3.1 熱力學第二定律的概念 62
3.2 卡諾循環(huán)與卡諾定理 62
3.3 熵與克勞修斯不等式 64
3.3.1 熵的定義 64
3.3.2 熵變的意義 66
3.4 熵變的計算 67
3.4.1 絕熱孤立系統(tǒng)內物體間的熱傳遞過程的熵變 68
3.4.2 孤立的絕熱物體自身的熱傳遞過程的熵變 69
3.4.3 絕熱系統(tǒng)內功熱轉化過程的熵變 70
3.4.4 不可逆過程和環(huán)境的熵變計算 70
3.4.5 理想氣體簡單狀態(tài)變化的體系熵變的計算 73
3.5 熱力學第三定律及化學變化過程熵變的計算 75
3.5.1 熱力學第三定律 75
3.5.2 化學反應熵變的計算 75
3.6 亥姆霍茲函數(shù)和吉布斯函數(shù) 80
3.6.1 亥姆霍茲函數(shù) 80
3.6.2 吉布斯自由能及自發(fā)過程的判據 82
3.6.3 化學反應標準吉布斯自由能 83
3.6.4 標準吉布斯自由能的應用 84
3.6.5 化學反應的限度——化學平衡 85
3.6.6 化學反應等溫方程式 87
3.6.7 化學平衡的移動 89
3.7 熱力學基本方程及麥克斯韋關系式 90
3.7.1 熱力學基本方程 91
3.7.2 麥克斯韋關系式 92
本章小結 97
習題 99
第4章 化學動力學 102
4.1 化學反應的反應速率及速率方程 102
4.1.1 反應速率的數(shù)學表達式 102
4.1.2 反應速率的實驗測定 102
4.1.3 化學反應的速率方程 103
4.2 速率方程的積分形式 105
4.2.1 零級反應 106
4.2.2 一級反應 106
4.2.3 二級反應 107
4.2.4 n級反應 109
4.3 速率方程的確定 109
4.4 溫度對反應速率的影響 111
4.5 鏈反應 113
4.5.1 直鏈反應——H2和Cl2反應的歷程 113
4.5.2 支鏈反應——H2和O2反應的歷程 115
4.6 氣體反應的碰撞理論 117
4.6.1 碰撞頻率Z的求算 117
4.6.2 有效碰撞分數(shù)q的計算 118
4.6.3 速率常數(shù)k的計算 118
4.6.4 簡單碰撞理論的成功與失敗 119
4.7 勢能面與過渡狀態(tài)理論 120
4.8 溶液中反應 122
4.8.1 溶劑與反應組分無明顯相互作用的情況 123
4.8.2 溶劑與反應組分有明顯相互作用的情況 123
4.8.3 溶液中快速反應的處理方法——弛豫法 125
本章小結 126
習題 127
第5章 多組分系統(tǒng)熱力學 129
5.1 偏摩爾量 129
5.1.1 偏摩爾量的定義 130
5.1.2 偏摩爾量的加和公式 131
5.1.3 吉布斯-杜亥姆公式 131
5.1.4 求解偏摩爾量 132
5.2 化學勢 133
5.2.1 化學勢的定義 133
5.2.2 化學勢在多相平衡中的應用 134
5.2.3 化學勢在化學反應中的應用 134
5.2.4 化學勢與壓力、溫度的關系 135
5.3 氣體組分的化學勢 135
5.3.1 純理想氣體的化學勢 135
5.3.2 混合理想氣體的化學勢 136
5.4 逸度及逸度因子 137
5.4.1 逸度 137
5.4.2 逸度因子 137
5.5 拉烏爾定律和亨利定律 138
5.5.1 拉烏爾定律 138
5.5.2 亨利定律 138
5.6 理想液態(tài)混合物 139
5.6.1 理想液態(tài)混合物中任意組分的化學勢 140
5.6.2 理想液態(tài)混合物的特性 140
5.7 理想稀溶液 141
5.7.1 理想稀溶液的定義 141
5.7.2 理想稀溶液的氣-液平衡 141
5.7.3 理想稀溶液中各組分的化學勢 141
5.7.4 分配定律 142
5.8 稀溶液的依數(shù)性及其應用 142
5.8.1 凝固點的降低 142
5.8.2 沸點的升高 143
5.8.3 滲透壓 144
本章小結 145
習題 148
第6章 化學平衡 151
6.1 化學反應的方向及平衡條件 151
6.1.1 反應進度與吉布斯自由能 151
6.1.2 化學反應方向和限度的判據 152
6.2 理想氣體反應的等溫方程及標準平衡常數(shù) 152
6.3 平衡常數(shù)及平衡組成的計算 154
6.3.1 各種平衡常數(shù) 154
6.3.2 多相反應的標準平衡常數(shù) 155
6.3.3 平衡組成的計算 156
6.4 溫度對標準平衡常數(shù)的影響 157
6.4.1 吉布斯自由能與溫度的關系 157
6.4.2 溫度對化學反應平衡的影響 158
6.4.3 標準摩爾生成吉布斯自由能 160
6.4.4 圖 160
6.5 其他因素對理想氣體反應平衡移動的影響 162
6.5.1 壓力對化學平衡的影響 162
6.5.2 惰性氣體對化學平衡的影響 164
6.6 同時反應平衡組成的計算 165
本章小結 167
習題 168
第7章 相平衡 171
7.1 相律 171
7.1.1 多相系統(tǒng)平衡的一般條件 172
7.1.2 相律的概念 173
7.1.3 杠桿規(guī)則 175
7.2 單組分系統(tǒng)相圖 177
7.3 二組分系統(tǒng)理想液態(tài)混合物的氣-液平衡相圖 178
7.3.1 相律分析 178
7.3.2 恒溫相圖 178
7.3.3 恒壓相圖 179
7.3.4 過程在相圖中的表達 180
7.4 二組分真實液態(tài)混合物的氣-液平衡相圖 181
7.4.1 蒸氣壓-液相組成圖 181
7.4.2 壓力-組成圖 182
7.4.3 溫度-組成圖 183
7.5 二組分液態(tài)部分互溶系統(tǒng)的氣-液平衡相圖 184
7.5.1 部分互溶液體的相互溶解度 184
7.5.2 共軛溶液的飽和蒸氣壓 185
7.5.3 部分互溶系統(tǒng)的溫度-組成圖 186
7.6 二組分固態(tài)不互溶系統(tǒng)液-固平衡相圖 187
7.6.1 相圖分析 187
7.6.2 熔體的冷卻析晶過程 188
7.6.3 冷卻析晶過程中各相含量的計算 189
7.6.4 相圖相圖與“熱分析”原理 189
7.7 相分離技術及其應用 192
7.7.1 相分離的概念 192
7.7.2 常用相分離技術及其應用 193
本章小結 198
習題 199
第8章 電化學 203
8.1 電極過程、電解質溶液及法拉第定律 203
8.1.1 電極過程 203
8.1.2 法拉第定律 204
8.2 離子的遷移數(shù) 206
8.2.1 離子的電遷移現(xiàn)象 206
8.2.2 離子的遷移數(shù)和電遷移率 207
8.3 電導、電導率和摩爾電導 208
8.3.1 電導和電導率 208
8.3.2 摩爾電導 208
8.3.3 電導的測定、電導率的計算及摩爾電導率與濃度的關系 209
8.3.4 離子獨立運動定律 211
8.3.5 電導測定的應用 213
8.4 電解質溶液的活度、活度因子及德拜-休克爾極限公式 215
8.4.1 電解質溶液的活度和活度因子 215
8.4.2 離子強度 218
8.4.3 強電解質溶液理論 218
8.5 可逆電池及其電動勢的測定 220
8.5.1 可逆電池和電池表達式 220
8.5.2 電動勢的測定 222
8.6 原電池熱力學 223
8.6.1 計算摩爾吉布斯函數(shù)、電池反應的摩爾熵變、摩爾焓變、反應熱 223
8.6.2 電動勢與各反應組分活度的關系 225
8.7 電極電勢和液體接界電勢 226
8.7.1 電極電勢和標準電極電勢 226
8.7.2 原電池電動勢的計算 230
8.8 電極的種類 231
8.8.1 第一類電極 231
8.8.2 第二類電極 232
8.8.3 第三類電極 233
8.9 原電池的設計 234
8.10 金屬的電化學腐蝕及電化學保護 239
8.10.1 金屬的電化學腐蝕 240
8.10.2 電化學保護 240
本章小結 241
習題 243
第9章 膠體與界面現(xiàn)象 247
9.1 膠體及結構 247
9.1.1 分散系統(tǒng)的分類 247
9.1.2 膠團的結構 248
9.2 膠體的制備及性質 249
9.2.1 膠體的制備 249
9.2.2 膠體的基本性質 250
9.2.3 雙電層理論 252
9.3 膠體的穩(wěn)定性和聚沉 253
9.4 界面張力 254
9.4.1 表面張力和比表面吉布斯函數(shù) 254
9.4.2 考慮相界面情況下的熱力學公式 255
9.4.3 表面張力及其影響因素 256
9.5 彎曲液面的附加壓力及蒸氣壓 256
9.5.1 附加壓力 256
9.5.2 彎曲液面的蒸氣壓 258
9.6 固體表面 258
9.6.1 氣-固界面上的吸附 259
9.6.2 等溫吸附 259
9.6.3 吸附經驗式——弗羅因德利希公式 260
9.6.4 朗繆爾單分子層吸附理論及等溫吸附式 261
9.6.5 多分子層吸附理論 262
9.6.6 吸附熱力學 263
9.7 固-液界面 264
9.7.1 潤濕和鋪展 264
9.7.2 接觸角 265
9.7.3 毛細現(xiàn)象 266
9.7.4 液-液界面現(xiàn)象 266
9.8 溶液表面 268
9.8.1 溶液表面的吸附現(xiàn)象 268
9.8.2 表面過剩與吉布斯吸附等溫式 269
9.8.3 表面活性物質在吸附層的定向排列 271
9.9 表面活性劑及應用 271
9.9.1 表面活性劑的分類 271
9.9.2 表面活性物質的基本性質 272
9.9.3 表面活性劑的一些重要作用及應用 273
本章小結 274
習題 276
參考文獻 279
附錄 280