緒論 1
0.1 物理化學(xué)研究的內(nèi)容 1
0.2 物理化學(xué)的研究方法 1
0.3 物理化學(xué)的發(fā)展 2
0.4 物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法 3

第1章 氣體的性質(zhì) 5
1.1 理想氣體 5
1.1.1 理想氣體模型 5
1.1.2 理想氣體狀態(tài)方程 6
1.1.3 摩爾氣體常數(shù) 8
1.2 理想氣體混合物 9
1.2.1 混合物組成表示法 9
1.2.2 理想氣體混合物的狀態(tài)方程 10
1.2.3 道爾頓分壓定律 10
1.2.4 阿馬伽分體積定律 11
1.3 真實(shí)氣體 12
1.3.1 真實(shí)氣體對(duì)理想氣體的偏離 12
1.3.2 氣體的液化 13
1.3.3 真實(shí)氣體狀態(tài)方程 16
1.4 對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理及普遍化壓縮因子圖 19
1.4.1 壓縮因子 20
1.4.2 對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理與普遍化壓縮因子圖 21
拓展閱讀材料 地球大氣 23
本章小結(jié) 26
思考題 27
習(xí)題 27

第2章 熱力學(xué)第一定律 29
2.1 熱力學(xué)概論 29
2.1.1 熱力學(xué)的研究對(duì)象 29
2.1.2 熱力學(xué)的研究方法 30
2.2 熱力學(xué)基本概念 30
2.2.1 系統(tǒng)與環(huán)境 30
2.2.2 狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù) 31
2.2.3 熱力學(xué)平衡態(tài) 32
2.2.4 過(guò)程與途徑 33
2.3 熱力學(xué)第一定律 33
2.3.1 熱和功 33
2.3.2 熱力學(xué)能 34
2.3.3 熱力學(xué)第一定律的文字表述 34
2.3.4 封閉系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式 35
2.4 可逆過(guò)程 36
2.4.1 功與過(guò)程 36
2.4.2 可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程 38
2.5 恒容熱、恒壓熱及焓 40
2.5.1 恒容熱QV 40
2.5.2 恒壓熱Qp 與焓 40
2.6 熱容 41
2.7 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用 43
2.7.1 理想氣體的熱力學(xué)能和焓 43
2.7.2 理想氣體Cp,m 與CV,m 的關(guān)系 45
2.7.3 理想氣體的絕熱可逆過(guò)程 47
2.8 熱力學(xué)第一定律對(duì)實(shí)際氣體的應(yīng)用 49
2.8.1 焦耳-湯姆遜實(shí)驗(yàn) 50
2.8.2 節(jié)流膨脹過(guò)程的熱力學(xué)特征 50
2.8.3 焦耳-湯姆遜系數(shù)及其應(yīng)用 50
2.8.4 焦耳-湯姆遜轉(zhuǎn)化曲線 51
2.8.5 實(shí)際氣體恒溫過(guò)程中的ΔH 和ΔU 的計(jì)算 52
2.9 相變焓 53
2.9.1 相與相變 53
2.9.2 相變焓及可逆相變過(guò)程ΔU 、ΔH 、W 和Q 的計(jì)算 54
2.9.3 相變焓與溫度的關(guān)系 55
2.9.4 不可逆相變(非平衡壓力或非平衡溫度下) 56
2.10 化學(xué)反應(yīng)熱 57
2.10.1 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)度 57
2.10.2 摩爾反應(yīng)熱 58
2.10.3 物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)及標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓 59
2.10.4 標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓的計(jì)算 60
2.10.5 反應(yīng)熱的測(cè)量 65
2.10.6 標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓與溫度的關(guān)系 66
2.10.7 非等溫反應(yīng)過(guò)程熱的計(jì)算 68
拓展閱讀材料 化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)簡(jiǎn)介 70
本章小結(jié) 73
思考題 75
習(xí)題 77

第3章 熱力學(xué)第二定律 80
3.1 自發(fā)過(guò)程的共同特征 80
3.1.1 自發(fā)過(guò)程 80
3.1.2 自發(fā)過(guò)程的實(shí)質(zhì) 81
3.2 熱力學(xué)第二定律 81
3.3 卡諾循環(huán)和卡諾定理 82
3.3.1 熱機(jī)效率 82
3.3.2 卡諾循環(huán) 82
3.3.3 卡諾熱機(jī)效率 83
3.3.4 卡諾定理及推論 84
3.4 熵的概念、克勞修斯不等式和熵增原理 86
3.4.1 熵的導(dǎo)出 86
3.4.2 克勞修斯不等式 87
3.4.3 熵增原理、熵判據(jù) 88
3.5 熵變的計(jì)算與應(yīng)用 89
3.5.1 環(huán)境的熵變 89
3.5.2 單純p、V、T 變化過(guò)程熵變的計(jì)算 89
3.5.3 相變化過(guò)程的熵變的計(jì)算 94
3.6 熵的物理意義和規(guī)定熵 96
3.6.1 熵的物理意義 96
3.6.2 熱力學(xué)第三定律 96
3.6.3 摩爾規(guī)定熵和標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵 97
3.6.4 化學(xué)變化過(guò)程熵變的計(jì)算 98
3.7 亥姆霍茲函數(shù)與吉布斯函數(shù) 99
3.7.1 亥姆霍茲函數(shù) 99
3.7.2 吉布斯函數(shù) 100
3.7.3 ΔA 及ΔG 的計(jì)算 101
3.8 熱力學(xué)基本方程 104
3.8.1 熱力學(xué)基本方程 104
3.8.2 麥克斯韋關(guān)系式 106
3.8.3 吉布斯-亥姆霍茲方程 108
拓展閱讀材料 節(jié)能減排 109
本章小結(jié) 110
思考題 112
習(xí)題 113

第4章 多組分系統(tǒng)熱力學(xué) 116
4.1 偏摩爾量 116
4.1.1 偏摩爾量的定義 117
4.1.2 偏摩爾量的集合公式 118
4.1.3 吉布斯-杜亥姆(Gibbs-Duhem)方程 118
4.1.4 不同偏摩爾量之間的關(guān)系 119
4.1.5 偏摩爾量的實(shí)驗(yàn)測(cè)定 120
4.2 化學(xué)勢(shì) 122
4.2.1 化學(xué)勢(shì)及其物理意義 122
4.2.2 多組分均相系統(tǒng)的熱力學(xué)基本方程(關(guān)系式) 123
4.2.3 化學(xué)勢(shì)與溫度和壓力的關(guān)系 124
4.3 氣體物質(zhì)的化學(xué)勢(shì) 125
4.3.1 理想氣體的化學(xué)勢(shì) 125
4.3.2 實(shí)際氣體物質(zhì)的化學(xué)勢(shì) 126
4.4 稀溶液中的兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律 128
4.4.1 拉烏爾定律 128
4.4.2 亨利定律 129
4.4.3 拉烏爾定律和亨利定律的比較 129
4.5 理想液態(tài)混合物及各組分的化學(xué)勢(shì) 130
4.5.1 理想液態(tài)混合物的定義 130
4.5.2 理想液體混合物中各組分的化學(xué)勢(shì) 130
4.5.3 理想液態(tài)混合物的通性 131
4.6 理想稀溶液及各組分的化學(xué)勢(shì) 133
4.6.1 理想稀溶液的定義 133
4.6.2 理想稀溶液中各組分的化學(xué)勢(shì) 133
4.6.3 理想稀溶液的依數(shù)性及其應(yīng)用 135
4.7 實(shí)際溶液及各組分的化學(xué)勢(shì) 139
4.7.1 實(shí)際溶液對(duì)理想模型的偏差 139
4.7.2 非理想液態(tài)混合物及化學(xué)勢(shì) 139
4.7.3 非理想稀溶液及化學(xué)勢(shì) 140
*4.7.4 活度因子的測(cè)定與計(jì)算 141
拓展閱讀材料 理想稀溶液中任一組分化學(xué)勢(shì)的應(yīng)用 142
利用鹽堿地及灘涂地種植水稻 143
本章小結(jié) 143
思考題 145
習(xí)題 145

第5章 化學(xué)平衡 148
5.1 化學(xué)反應(yīng)的平衡條件和化學(xué)反應(yīng)親和勢(shì) 148
5.2 化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)和等溫方程式 149
5.2.1 氣相反應(yīng)的平衡常數(shù)——化學(xué)反應(yīng)的等溫方程式 149
5.2.2 溶液中反應(yīng)的平衡常數(shù) 150
5.2.3 氣相反應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù) 152
5.3 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)與平衡常數(shù)的計(jì)算 152
5.3.1 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的反應(yīng)吉布斯函數(shù) 152
5.3.2 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成Gibbs函數(shù) 153
5.3.3 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與化學(xué)反應(yīng)計(jì)量方程式的關(guān)系 154
5.4 復(fù)相化學(xué)平衡 155
5.5 化學(xué)反應(yīng)平衡系統(tǒng)的計(jì)算 158
5.5.1 平衡常數(shù)的應(yīng)用 158
5.5.2 平衡混合物組成計(jì)算 158
5.6 各種因素對(duì)化學(xué)平衡的影響 160
5.6.1 溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響——化學(xué)反應(yīng)的等壓方程 160
5.6.2 壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響 163
5.6.3 惰性組分氣體對(duì)化學(xué)平衡的影響 164
5.6.4 物料配比對(duì)平衡組成的影響 166
*5.7 同時(shí)平衡、反應(yīng)耦合、近似計(jì)算 166
5.7.1 同時(shí)平衡 166
5.7.2 反應(yīng)耦合 167
5.7.3 近似計(jì)算 168
拓展閱讀材料 生化反應(yīng)的耦合 168
科學(xué)家侯德榜 169
本章小結(jié) 169
思考題 170
習(xí)題 171

第6章 相平衡 174
6.1 相律 174
6.1.1 相律的基本概念 174
6.1.2 吉布斯相律的推導(dǎo) 175
6.1.3 吉布斯相律的局限性與應(yīng)用 176
6.2 單組分系統(tǒng)的相圖 176
6.2.1 單組分系統(tǒng)的相律及其相圖特征 176
6.2.2 克拉貝龍方程和克勞修斯-克拉貝龍方程 177
6.2.3 典型的單組分系統(tǒng)相圖 179
6.2.4 單組分系統(tǒng)相變的特征與類型 181
6.3 二組分液態(tài)混合物的氣-液平衡相圖 182
6.3.1 二組分理想液態(tài)混合物系統(tǒng)氣-液平衡相圖 182
6.3.2 二組分理想液態(tài)混合物的氣-液平衡相圖的應(yīng)用 184
6.3.3 杠桿規(guī)則及其應(yīng)用 184
6.3.4 二組分非理想液態(tài)混合物的氣-液平衡相圖 185
6.4 部分互溶和完全不互溶雙液系統(tǒng)相圖 188
6.4.1 部分互溶雙液系統(tǒng)相圖 188
6.4.2 完全不互溶雙液系統(tǒng)相圖 190
6.5 二組分固-液平衡系統(tǒng)相圖 191
6.5.1 相圖與步冷曲線的繪制 191
6.5.2 固相完全互溶系統(tǒng)相圖 194
6.5.3 固相部分互溶系統(tǒng)相圖 195
6.5.4 固相完全不溶系統(tǒng)相圖 196
6.5.5 生成化合物系統(tǒng)相圖 196
6.5.6 二組分系統(tǒng)T-x 相圖的共同特征 198
6.6 三組分系統(tǒng)相圖 198
6.6.1 三角坐標(biāo)表示法 198
6.6.2 部分互溶三液系統(tǒng)相圖 199
6.6.3 部分互溶三液系統(tǒng)相圖的應(yīng)用 200
6.6.4 鹽水三組分系統(tǒng)的固-液相圖 200
拓展閱讀材料 黃子卿與水的三相點(diǎn) 201
本章小結(jié) 202
思考題 203
習(xí)題 203

第7章 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)基礎(chǔ) 209
7.1 概述 209
7.1.1 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)研究的對(duì)象與任務(wù) 209
7.1.2 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)研究方法 210
7.1.3 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)方法的特點(diǎn) 210
7.1.4 統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的分類 210
7.1.5 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的基本假設(shè) 211
7.1.6 最概然分布與平衡分布 211
7.2 玻爾茲曼分布律與粒子配分函數(shù) 214
7.2.1 玻爾茲曼分布律 214
7.2.2 粒子配分函數(shù)q 216
7.2.3 粒子配分函數(shù)的計(jì)算 217
7.3 配分函數(shù)和熱力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系 221
7.4 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)應(yīng)用——?dú)怏w 224
7.4.1 單原子氣體 224
7.4.2 雙原子及線型多原子氣體 225
7.5 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)應(yīng)用——理想氣體反應(yīng)的平衡常數(shù) 227
7.5.1 化學(xué)平衡體系的公共能量標(biāo)度 227
7.5.2 平衡常數(shù)的配分函數(shù)表達(dá)式 227
7.5.3 標(biāo)準(zhǔn)摩爾Gibbs函數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)
摩爾焓函數(shù) 230
拓展閱讀材料 中國(guó)統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的發(fā)展 233
本章小結(jié) 234
思考題 235
習(xí)題 236

第8章 化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 238
8.1 化學(xué)動(dòng)力學(xué)的基本概念 239
8.1.1 反應(yīng)速率 239
8.1.2 反應(yīng)速率的測(cè)定 240
8.1.3 基元反應(yīng)和非基元反應(yīng) 241
8.1.4 質(zhì)量作用定律 242
8.1.5 反應(yīng)級(jí)數(shù)和速率系數(shù) 243
8.2 具有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)反應(yīng)的特點(diǎn) 244
8.2.1 零級(jí)反應(yīng) 244
8.2.2 一級(jí)反應(yīng) 245
8.2.3 二級(jí)反應(yīng) 246
*8.2.4 n 級(jí)反應(yīng) 249
8.2.5 反應(yīng)級(jí)數(shù)的測(cè)定和速率方程的確立 251
8.3 溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響 255
8.3.1 范特霍夫近似規(guī)律 255
8.3.2 阿倫尼烏斯公式 256
8.3.3 活化能 257
8.4 幾種典型的復(fù)雜反應(yīng) 259
8.4.1 對(duì)峙反應(yīng) 259
8.4.2 平行反應(yīng) 261
8.4.3 連串反應(yīng) 262
8.4.4 復(fù)雜反應(yīng)速率方程的近似處理方法 264
8.4.5 鏈反應(yīng) 267
8.5 反應(yīng)速率理論簡(jiǎn)介 271
8.5.1 碰撞理論 271
8.5.2 過(guò)渡態(tài)理論 275
8.5.3 單分子反應(yīng)理論 280
*8.5.4 反應(yīng)速率理論的發(fā)展——分子反應(yīng)動(dòng)態(tài)學(xué)簡(jiǎn)介 282
8.6 溶液中的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介 284
8.7 催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 288
8.7.1 催化與催化作用 288
8.7.2 均相催化反應(yīng) 291
8.7.3 多相催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 294
8.8 光化學(xué)反應(yīng) 296
8.8.1 光化學(xué)基本定律 297
8.8.2 量子產(chǎn)率 297
8.8.3 光化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 298
*8.8.4 光化學(xué)反應(yīng)平衡 300
8.8.5 光敏反應(yīng)和化學(xué)發(fā)光 300
拓展閱讀材料 雙碳淺談與酶的作用 301
本章小結(jié) 303
思考題 305
習(xí)題 305

第9章 電化學(xué) 311
9.1 電解質(zhì)溶液導(dǎo)論 312
9.1.1 電解質(zhì)溶液導(dǎo)電機(jī)理及法拉第定律 312
9.1.2 離子的電遷移與遷移數(shù) 314
9.1.3 電導(dǎo)、電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率 316
9.1.4 電解質(zhì)溶液的活度 321
9.1.5 強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論簡(jiǎn)介 323
9.2 可逆電池的構(gòu)成及其電動(dòng)勢(shì)測(cè)定 325
9.3 可逆電池的熱力學(xué) 329
9.3.1 Nernst方程 330
9.3.2 電池反應(yīng)有關(guān)熱力學(xué)量的關(guān)系 330
9.3.3 電極電勢(shì)和液體接界電勢(shì) 333
9.3.4 電動(dòng)勢(shì)測(cè)定的應(yīng)用 336
9.4 原電池的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 339
9.4.1 氧化還原反應(yīng) 339
9.4.2 擴(kuò)散過(guò)程——濃差電池 340
9.4.3 中和反應(yīng)與沉淀反應(yīng) 340
9.4.4 化學(xué)電源 341
9.5 電極過(guò)程 344
9.6 電解的實(shí)際應(yīng)用 349
9.6.1 金屬的析出 349
9.6.2 金屬的電化學(xué)腐蝕和防腐 351
拓展閱讀材料 電化學(xué)科學(xué)家簡(jiǎn)介 353
本章小結(jié) 354
思考題 355
習(xí)題 357

第10章 表面現(xiàn)象 361
10.1 界面及界面特性 362
10.1.1 表面與界面 362
10.1.2 比表面積 362
10.2 表面吉布斯函數(shù)與表面張力 363
10.2.1 表面功、表面吉布斯函數(shù)及表面張力 363
10.2.2 表面熱力學(xué)基本方程 366
10.2.3 表面張力與溫度的關(guān)系 366
10.3 潤(rùn)濕現(xiàn)象 367
10.3.1 潤(rùn)濕角與楊氏方程 368
10.3.2 鋪展 369
10.4 彎曲液面的表面現(xiàn)象 369
10.4.1 彎曲液面下的附加壓力 369
10.4.2 附加壓力的大小——Yang-Laplace方程 370
10.4.3 毛細(xì)管現(xiàn)象 370
10.4.4 彎曲液面下附加壓力的應(yīng)用 371
10.5 彎曲液面上的飽和蒸氣壓 372
10.5.1 開爾文方程 372
10.5.2 亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成 373
10.6 溶液表面的吸附 374
10.6.1 溶液表面的吸附現(xiàn)象 374
10.6.2 表面吸附量(表面過(guò)剩) 375
10.6.3 Gibbs吸附公式 375
10.7 表面活性劑及其作用 377
10.7.1 表面活性劑的結(jié)構(gòu) 377
10.7.2 表面活性劑的分類 377
10.7.3 表面活性劑在溶液體相與表面層的分布 380
10.7.4 表面活性劑的實(shí)際應(yīng)用 383
10.7.5 表面活性劑的研究及展望 384
10.8 固體表面的吸附 384
10.8.1 物理吸附和化學(xué)吸附 384
10.8.2 經(jīng)驗(yàn)吸附等溫式 385
10.8.3 Langmuir吸附等溫式 387
10.8.4 多分子層吸附等溫式 390
拓展閱讀材料 材料的表面特性及應(yīng)用 390
本章小結(jié) 393
思考題 395
習(xí)題 396

第11章 膠體分散系統(tǒng) 398
11.1 概述 398
11.1.1 分散系統(tǒng)及其分類 398
11.1.2 膠體分散系統(tǒng)的制備與凈化 400
11.2 溶膠的動(dòng)力學(xué)和光學(xué)性質(zhì) 403
11.2.1 溶膠的動(dòng)力學(xué)性質(zhì) 403
11.2.2 溶膠的光學(xué)性質(zhì) 405
11.3 溶膠的電學(xué)性質(zhì) 407
11.3.1 膠體粒子的表面電荷 407
11.3.2 雙電層理論與膠團(tuán)結(jié)構(gòu) 408
11.3.3 溶膠的電動(dòng)現(xiàn)象 411
11.4 憎液溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用 412
11.5 大分子溶液 416
11.5.1 大分子化合物及其溶液 416
11.5.2 唐南平衡 419
11.6 凝膠 421
11.6.1 凝膠 421
11.6.2 凝膠的分類 421
11.6.3 凝膠的制備 422
11.6.4 凝膠的性質(zhì) 423
11.6.5 凝膠的應(yīng)用 424
11.7 乳狀液和微乳液 424
11.7.1 乳狀液 424
11.7.2 多重乳狀液 426
11.8 其他粗分散系統(tǒng) 427
11.8.1 泡沫 427
11.8.2 懸浮液 429
11.8.3 氣溶膠 430
拓展閱讀材料 大氣氣溶膠及其環(huán)境影響 430
本章小結(jié) 432
思考題 434
習(xí)題 434

附錄 436
附錄1 SI單位及常用基本常數(shù) 436
附錄2 能量單位間的換算 437
附錄3 物質(zhì)B的Sm 和ΔfGm 在不同標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)之間的換算因數(shù) 437
附錄4 元素的原子量表 438
附錄5 某些物質(zhì)的臨界參數(shù) 439
附錄6 某些氣體的范德華常數(shù) 440
附錄7 某些氣體的摩爾定壓熱容與溫度的關(guān)系(Cp,m =a+bT +cT2) 440
附錄8 某些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵及摩爾定壓熱容(p=100kPa,25℃) 441
附錄9 某些有機(jī)化合物標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓(p=100kPa,25℃) 443

參考文獻(xiàn) 444