《基礎(chǔ)物理化學(第二版)》是“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材。在確;瘜W熱力學、化學動力學及其他重要基礎(chǔ)知識結(jié)構(gòu)系統(tǒng)完整的前提下,對傳統(tǒng)的非基礎(chǔ)性物理化學內(nèi)容進行了顯著的刪減,而對實用性很強的基礎(chǔ)物理化學內(nèi)容進行了適當增加,從而使《基礎(chǔ)物理化學(第二版)》更適合化工及相關(guān)專業(yè)本科少學時物理化學課程教學使用。 全書共分為9章。第1-4章化學熱力學,包括化學熱力學基礎(chǔ)、多組分系統(tǒng)熱力學、化學平衡和相平衡。第5章界面化學,將化學熱力學進一步延伸到高分散系統(tǒng)。第6章化學動力學,學習反應(yīng)速率的基本規(guī)律。第7章和第8章光化學反應(yīng)和電化學,將化學熱力學和化學動力學進一步擴展到向環(huán)境輸出光能、電能或由環(huán)境輸入光能、電能的特殊系統(tǒng)。第9章統(tǒng)計熱力學初步,使學生能夠?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)分子的運動形態(tài)、能量的非劃一性和分布規(guī)律形成初步的認知。 與《基礎(chǔ)物理化學(第二版)》配套出版的有學習指導和數(shù)字課程網(wǎng)站。
物理化學是借助數(shù)學、物理學等基礎(chǔ)學科的理論及其實驗手段來研究物質(zhì)系統(tǒng)的化學行為原理、規(guī)律和方法的科學。正因為如此,物理化學成為高等學;瘜W、化工及相關(guān)專業(yè),如生物化工、環(huán)境工程、制藥工程、精細化工等專業(yè)本科生的重要基礎(chǔ)課之一。在科學技術(shù)迅速發(fā)展的今天,物理化學對化學學科發(fā)展的貢獻與日俱增。從化學化工及相關(guān)專業(yè)本科生的發(fā)展需要出發(fā),我們編寫了這部以化學熱力學和化學動力學為核心的基礎(chǔ)物理化學教材。
本書的特點是,知識框架體系有利于培養(yǎng)學生分析和解決科研、生產(chǎn)中實際問題的能力。本書對學生能力培養(yǎng)的核心目標是:通過學習,對未知過程自發(fā)性及限度進行科學判斷,使學生能夠切合實際地研究新反應(yīng)、提高目的產(chǎn)物的產(chǎn)率;使學生能夠利用自發(fā)趨勢較大的過程設(shè)計開發(fā)新能源,并能設(shè)計利用現(xiàn)有能源(如電能、光能),使通常條件下的非自發(fā)過程得以實現(xiàn)。當然,因為化學反應(yīng)在實際條件下的放熱量是工業(yè)反應(yīng)裝置安全設(shè)計及熱能充分利用的基礎(chǔ),所以本書對相關(guān)內(nèi)容也給予了充分的重視。動力學不僅是實現(xiàn)上述熱力學判斷的基礎(chǔ),還是將化學熱力學計算推向深入的應(yīng)用。例如,在求得各反應(yīng)物反應(yīng)級數(shù)以及競爭反應(yīng)的活化能后,可以設(shè)計優(yōu)化反應(yīng)條件以有效地抑制副產(chǎn)物生成。因此,在本書中化學動力學內(nèi)容也占了相當?shù)谋戎亍?/span>
高分散系統(tǒng)(如膠體)與常規(guī)系統(tǒng)相比,其表面積大出1-3個數(shù)量級。因此,其熱力學性質(zhì)依據(jù)分散度的不同而不同程度地區(qū)別于常規(guī)系統(tǒng)。為使本書給出的熱力學內(nèi)容也適用于高分散系統(tǒng),本書將該部分內(nèi)容作為第1-4章化學熱力學的補充部分,安排在第5章學習。另外,由于光化學和電化學中所涉及的化學熱力學、化學動力學在表現(xiàn)形式上的特殊性,本書將該部分的核心內(nèi)容編入光化學反應(yīng)和電化學相關(guān)章節(jié)中。這些內(nèi)容包括:利用自發(fā)性大的化學反應(yīng)將其化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔、光能,利用電能、光能使非自發(fā)反應(yīng)得以實現(xiàn),以及由外電路電流強度給出實際反應(yīng)速率,等等。
本書的第二個特點是,有些傳統(tǒng)的非基礎(chǔ)性內(nèi)容,雖然從屬于物理化學,但由于對學生科學認識的形成貢獻較小,本書對其進行了顯著的刪減。從實際需要出發(fā),在確;瘜W熱力學和化學動力學知識結(jié)構(gòu)完整、通暢和注重應(yīng)用的基礎(chǔ)上,理順物理化學的核心基礎(chǔ)內(nèi)容,從而用較少的學時即可使學生掌握物理化學的主體知識。因此更適合化工專業(yè)學生的學習。
本書的第三個特點是,將物理化學知識體系梳理得更便于自學。將物理化學內(nèi)容緊扣科研和生產(chǎn)應(yīng)用實例,從而達到既有利于學生學習,又有利于學生應(yīng)用這些理論實現(xiàn)創(chuàng)新的雙重目的。為降低學生學習物理化學抽象知識的難度,開闊學生對科學前沿和生產(chǎn)實際的視野,本書在各章節(jié)中都引入了相當數(shù)量的應(yīng)用實例,并注重各章節(jié)內(nèi)容的貫通聯(lián)系。對于本科生,逐漸培養(yǎng)其自學能力,是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的必要環(huán)節(jié)。為更好地達到這一目的,本書將一些特別適合學生自學的重要內(nèi)容用“*”給出了標記,并盡可能地將相應(yīng)部分處理得易于理解;本書還增加了一些重要的閱讀內(nèi)容(用“△”標記),以便學生強化基礎(chǔ)知識或擴展視野。同時,本書配套有專門的數(shù)字課程網(wǎng)站,對重難點內(nèi)容,采用視頻、動畫等多媒體形式進行深入講解。
第0章 物理化學概論
§0.1 物理化學概要
1.化學熱力學
2.化學動力學
3.界面化學
4.量子化學
5.統(tǒng)計熱力學
§0.2 物理化學課程的學習方法
§0.3 物理化學量的表述
第1章 化學熱力學基礎(chǔ)
§1.1 熱力學基本概念
1.系統(tǒng)和環(huán)境
2.廣度性質(zhì)和強度性質(zhì)
3.熱和功
4.相和相變
5.液體的正常沸點和標準沸點
6.狀態(tài)函數(shù)
7.系統(tǒng)的典型變化過程
§1.2 體積功的計算
§1.3 準靜態(tài)過程
§1.4 可逆過程和可逆途徑
1.可逆過程
2.可逆途徑
§1.5 熱力學第一定律和熱力
學能
1.熱力學第一定律
2.熱力學能
§1.6 定容熱、定壓熱和焓
1.定容熱
2.定壓熱和焓
§1.7 定容變溫和定壓變溫過程
1.熱容
2.Cp,m和Cv,m的關(guān)系
3.理想氣體的熱力學能、焓及熱容
4.定容變溫和定壓變溫過程
§1.8 理想氣體的絕熱過程
§1.9 相變焓
§1.10 實際氣體的熱力學能和焓
§1.11 化學反應(yīng)進度和化學反應(yīng)的標準摩爾焓
1.化學反應(yīng)進度
2.化學反應(yīng)的標準摩爾焓[變]
3.298.15K下化學反應(yīng)的標準摩爾焓
4.任意溫度T下化學反應(yīng)的標準摩爾焓
5.化學反應(yīng)的熱力學能[變]
§1.12 熱力學第二定律
1.熱力學第二定律的經(jīng)典表述
2.克勞修斯不等式
3.熵增原理
4.環(huán)境熵變的計算
5.系統(tǒng)熵變的計算
§1.13 熱力學第三定律
1.規(guī)定摩爾熵和標準摩爾熵
2.化學反應(yīng)熵變的計算
§1.14 亥姆霍茲函數(shù)和吉布斯函數(shù)
1.亥姆霍茲函數(shù)的定義
2.亥姆霍茲函數(shù)判據(jù)
3.吉布斯函數(shù)的定義
第2章 多組分系統(tǒng)熱力學
第3章 化學平衡
第4章 相平衡
第5章 界面化學
第6章 化學動力學
第7章 光化學反應(yīng)
第8章 電化學
第9章 統(tǒng)計熱力學初步
附錄
物理化學新形態(tài)資源索引