本書于2015年入選“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材，包括熱力學基本原理、多組分系統(tǒng)熱力學、化學平衡、電化學、統(tǒng)計熱力學初步、界面現(xiàn)象、化學反應(yīng)動力學和膠體化學9章內(nèi)容。教材注重基礎(chǔ)和應(yīng)用，在組織內(nèi)容和例題、習題時，注意物理化學與工程技術(shù)、生產(chǎn)生活的聯(lián)系，并適當引入學科前沿，以加深讀者對物理化學的理解和認識。教材對應(yīng)課程配套有線上課程(www。cipeke。com)、在線測試(www。cipece。com)，對一些重難點講解、動畫、拓展閱讀配有二維碼，讀者可掃碼學習。
緒論 001
0.1 物理化學及其研究內(nèi)容 001
0.2 物理化學的作用 002
0.3 物理化學的學習方法 003
0.4 物理量的表示及運算 004
第1章 熱力學基本原理 006
1.1 熱力學基本概念 007
1.1.1 系統(tǒng)與環(huán)境 007
1.1.2 狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù) 008
1.1.3 過程與途徑 009
1.1.4 熱力學平衡狀態(tài) 010
1.2 熱力學第一定律 010
1.2.1 熱力學第一定律的文字表述 011
1.2.2 熱和功 011
1.2.3 熱力學第一定律的數(shù)學表達式 012
1.3 體積功的計算、可逆過程 013
1.3.1 不同過程的體積功 013
1.3.2 可逆過程 015
1.4 焓與熱容 016
1.4.1 焓的定義 016
1.4.2 熱容 017
1.5 熱力學第一定律在單純物理變化過程中的應(yīng)用 019
1.5.1 熱力學第一定律對理想氣體的應(yīng)用 019
1.5.2 熱力學第一定律對實際氣體的應(yīng)用 023
1.5.3 熱力學第一定律對相變過程的應(yīng)用 024
1.6 熱力學第一定律在化學反應(yīng)中的應(yīng)用——熱化學 025
1.6.1 熱化學基本概念 025
1.6.2 化學反應(yīng)焓變的計算 028
1.7 熱力學第二定律的文字表述 035
1.7.1 自發(fā)過程的共同特征 035
1.7.2 熱力學第二定律的文字表述 036
1.8 卡諾循環(huán)和卡諾定理 037
1.8.1 卡諾循環(huán)和卡諾熱機 037
1.8.2 卡諾定理 038
1.9 熵函數(shù) 039
1.9.1 可逆過程的熱溫商和熵的定義 039
1.9.2 克勞修斯不等式——熱力學第二定律的數(shù)學表達式 040
1.9.3 熵增原理 041
1.9.4 熵的物理意義 042
1.10 熵變的計算 044
1.10.1 簡單狀態(tài)變化(p、V、T 變化)過程熵變的計算 044
1.10.2 相變化過程熵變的計算 047
1.10.3 熱力學第三定律和化學反應(yīng)的熵變 049
1.11 過程方向的判據(jù) 051
1.11.1 亥姆霍茲函數(shù)A 051
1.11.2 吉布斯函數(shù)G 052
1.11.3 過程方向的判據(jù) 053
1.11.4 ΔA 和ΔG 的計算 054
1.12 熱力學函數(shù)關(guān)系式 056
1.12.1 定義式 057
1.12.2 熱力學基本方程 057
1.12.3 熱力學基本方程的派生公式 057
1.12.4 麥克斯韋關(guān)系式 058
1.12.5 關(guān)系式的應(yīng)用 059
1.13 非平衡態(tài)熱力學簡介 064
1.13.1 非平衡態(tài)熱力學基礎(chǔ) 065
1.13.2 線性非平衡態(tài)熱力學 066
1.13.3 非線性非平衡態(tài)熱力學 068
思考題 070
概念題 072
習題 073
第2章 多組分系統(tǒng)熱力學 078
2.1 偏摩爾量 079
2.1.1 偏摩爾量的定義 080
2.1.2 偏摩爾量的集合公式 081
2.1.3 吉布斯-杜亥姆方程 082
2.2 化學勢 083
2.2.1 化學勢的定義 083
2.2.2 化學勢與壓力、溫度的關(guān)系 084
2.2.3 化學勢判據(jù)及其應(yīng)用舉例 085
2.3 氣體物質(zhì)的化學勢 086
2.3.1 理想氣體的化學勢 087
2.3.2 實際氣體的化學勢 087
2.4 理想液態(tài)混合物和理想稀溶液的化學勢 090
2.4.1 拉烏爾定律和亨利定律 091
2.4.2 理想液態(tài)混合物的化學勢 094
2.4.3 理想稀溶液的化學勢 097
2.5 稀溶液的依數(shù)性 098
2.5.1 溶液的凝固點降低和沸點升高 098
2.5.2 溶液的滲透壓 103
2.6 實際溶液中各組分的化學勢 105
2.6.1 活度和活度系數(shù) 105
2.6.2 非理想液態(tài)混合物中各組分的化學勢 106
2.6.3 非理想稀溶液中各組分的化學勢 106
2.6.4 活度的測定 107
思考題 107
概念題 108
習題 109
第3章 化學平衡 111
3.1 化學反應(yīng)的方向和限度 112
3.1.1 化學反應(yīng)的方向和平衡條件 112
3.1.2 化學反應(yīng)的等溫方程 113
3.1.3 標準平衡常數(shù) 114
3.2 平衡常數(shù) 115
3.2.1 理想氣體反應(yīng)的平衡常數(shù) 116
3.2.2 有純凝聚態(tài)物質(zhì)參加的理想氣體化學反應(yīng)的平衡常數(shù) 117
3.2.3 平衡常數(shù)的測定與計算 118
3.2.4 平衡組成的計算 121
3.3 溫度及其他因素對化學平衡的影響 122
3.3.1 溫度對標準平衡常數(shù)的影響 122
3.3.2 其他因素對理想氣體化學平衡的影響 125
3.4 同時反應(yīng)平衡組成的計算 128
思考題 130
概念題 130
習題 131
第4章 相平衡 134
4.1 相律 135
4.1.1 幾個基本概念 135
4.1.2 相律 137
4.2 單組分系統(tǒng)的相平衡 138
4.2.1 單組分系統(tǒng)的兩相平衡 138
4.2.2 單組分系統(tǒng)的相圖 141
4.3 兩組分系統(tǒng)的氣-液平衡相圖 143
4.3.1 完全互溶雙液系 144
4.3.2 部分互溶雙液系 150
4.3.3 完全不互溶雙液系 152
4.4 兩組分系統(tǒng)的固-液平衡相圖 153
4.4.1 具有簡單低共熔混合物的系統(tǒng) 153
4.4.2 有化合物生成的固-液系統(tǒng) 156
4.4.3 有固溶體生成的固-液系統(tǒng) 158
4.4.4 雙組分系統(tǒng)相圖的共同特征 161
思考題 161
概念題 161
習題 163
第5章 電化學 167
5.1 電解質(zhì)溶液 168
5.1.1 離子的遷移 168
5.1.2 電解質(zhì)溶液的電導(dǎo) 172
5.1.3 強電解質(zhì)溶液理論簡介 179
5.2 可逆電池和可逆電池熱力學 183
5.2.1 可逆電池必須具備的條件 183
5.2.2 可逆電極的種類 184
5.2.3 可逆電池電動勢的測定 186
5.2.4 可逆電池熱力學 187
5.3 電極電勢和電池電動勢 190
5.3.1 電池電動勢產(chǎn)生的機理 190
5.3.2 電極電勢 192
5.3.3 電池類型及電池電動勢的計算 196
5.4 原電池設(shè)計與電池電動勢測定的應(yīng)用 199
5.4.1 原電池的設(shè)計 199
5.4.2 電池電動勢測定的應(yīng)用 201
5.5 電解和極化 206
5.5.1 極化作用 207
5.5.2 電解時的電極反應(yīng) 209
5.6 電化學的應(yīng)用 212
5.6.1 金屬的腐蝕與防護 212
5.6.2 化學電源 216
思考題 220
概念題 221
習題 222
第6章 統(tǒng)計熱力學初步 225
6.1 分子的運動形式和能級表達式 226
6.1.1 分子的運動形式與能級 226
6.1.2 各種運動形式的能級表達式 227
6.2 能級分布的微態(tài)數(shù)及系統(tǒng)的總微態(tài)數(shù) 229
6.2.1 能級分布與狀態(tài)分布 229
6.2.2 能級分布微態(tài)數(shù)的計算 230
6.2.3 最概然分布與平衡分布 232
6.3 玻爾茲曼分布定律 233
6.4 粒子的配分函數(shù) 234
6.4.1 配分函數(shù)的析因子性質(zhì) 234
6.4.2 能量零點的選擇對配分函數(shù)q 值的影響 235
6.4.3 各種運動的配分函數(shù)的計算 235
6.5 熱力學函數(shù)與配分函數(shù)的關(guān)系 238
6.5.1 熱力學能與配分函數(shù)的關(guān)系 238
6.5.2 系統(tǒng)的熵與配分函數(shù)的關(guān)系 239
6.5.3 其他熱力學函數(shù)與配分函數(shù)的關(guān)系 240
思考題 241
概念題 241
習題 242
第7章 界面現(xiàn)象 243
7.1 表面張力 244
7.1.1 液體的表面張力、表面功及表面吉布斯函數(shù) 244
7.1.2 表面熱力學 245
7.1.3 影響表面張力的因素 246
7.2 潤濕現(xiàn)象 248
7.3 彎曲液面的表面現(xiàn)象 249
7.3.1 彎曲液面的附加壓力 249
7.3.2 曲率對蒸氣壓的影響——開爾文公式 252
7.3.3 亞穩(wěn)態(tài)與新相的生成 253
7.4 氣體在固體表面的吸附 255
7.4.1 氣-固吸附的一般概念 255
7.4.2 吸附等溫式 257
7.5 溶液表面的吸附 260
7.5.1 溶液表面的吸附現(xiàn)象 260
7.5.2 吉布斯吸附等溫式 261
7.5.3 表面活性劑及其應(yīng)用 261
思考題 265
習題 266
第8章 化學動力學 269
8.1 化學反應(yīng)的反應(yīng)速率和速率方程 270
8.1.1 反應(yīng)速率的表示法 270
8.1.2 反應(yīng)速率的實驗測定 271
8.1.3 基元反應(yīng)和非基元反應(yīng) 272
8.1.4 基元反應(yīng)的速率方程——質(zhì)量作用定律 272
8.1.5 反應(yīng)級數(shù)與反應(yīng)分子數(shù) 273
8.1.6 速率常數(shù) 273
8.2 速率方程的積分形式 274
8.2.1 零級反應(yīng) 275
8.2.2 一級反應(yīng) 275
8.2.3 二級反應(yīng) 276
8.2.4 n 級反應(yīng) 277
8.3 速率方程的確定 280
8.3.1 微分法 280
8.3.2 積分法 282
8.4 溫度對反應(yīng)速率的影響和活化能 283
8.4.1 范特霍夫規(guī)則——k-T 關(guān)系的近似經(jīng)驗式 283
8.4.2 阿倫尼烏斯方程——k-T 關(guān)系的準確經(jīng)驗式 284
8.4.3 化學反應(yīng)的活化能 286
8.5 典型復(fù)合反應(yīng) 288
8.5.1 對峙反應(yīng) 288
8.5.2 平行反應(yīng) 289
8.5.3 連串反應(yīng) 292
8.6 復(fù)合反應(yīng)速率的近似處理方法 293
8.6.1 選取控制步驟法 293
8.6.2 穩(wěn)態(tài)近似法 293
8.6.3 平衡態(tài)近似法 294
8.7 鏈反應(yīng) 295
8.7.1 單鏈反應(yīng) 295
8.7.2 支鏈反應(yīng)與爆炸界限 296
8.8 基元反應(yīng)速率理論 297
8.8.1 氣體反應(yīng)碰撞理論 298
8.8.2 過渡狀態(tài)理論 300
8.9 幾類特殊反應(yīng)的動力學 304
8.9.1 溶液中反應(yīng) 304
8.9.2 光化學反應(yīng) 305
8.9.3 催化作用 308
8.10 現(xiàn)代化學動力學研究技術(shù)簡介 313
8.10.1 交叉分子束技術(shù) 313
8.10.2 飛秒激光技術(shù) 314
思考題 315
概念題 315
習題 317
第9章 膠體化學 321
9.1 膠體分散系統(tǒng)的分類及制備 322
9.1.1 分散系統(tǒng)的分類及特征 322
9.1.2 溶膠的制備 323
9.1.3 溶膠的凈化 325
9.2 溶膠的光學性質(zhì) 325
9.2.1 丁鐸爾效應(yīng) 325
9.2.2 瑞利公式 326
9.3 溶膠的動力學性質(zhì) 326
9.3.1 布朗運動 327
9.3.2 擴散 327
9.3.3 沉降和沉降平衡 328
9.4 溶膠的電學性質(zhì) 329
9.4.1 電動現(xiàn)象 329
9.4.2 溶膠粒子帶電的原因 330
9.4.3 膠粒的雙電層理論 330
9.4.4 溶膠的膠團結(jié)構(gòu) 332
9.5 溶膠的穩(wěn)定與聚沉 333
9.5.1 溶膠穩(wěn)定的原因 333
9.5.2 溶膠的聚沉 333
9.6 高分子溶液簡介 335
9.6.1 高分子溶液的鹽析作用 335
9.6.2 高分子溶液的黏度 336
9.6.3 高分子溶液的膠凝作用 336
9.6.4 高分子溶液的滲透壓和唐南平衡 336
思考題 338
習題 339
概念題和習題參考答案 341
附錄 348
附錄Ⅰ 國際單位制(SI) 348
附錄Ⅱ 希臘字母表 349
附錄Ⅲ 一些物理和化學的基本常數(shù) 350
附錄Ⅳ 常用的換算因子 350
附錄Ⅴ 某些氣體的范德華常數(shù) 350
附錄Ⅵ 熱力學數(shù)據(jù)表 351
參考文獻 356
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