目錄
前言
緒論 1
0.1 物理化學(xué)的建立與發(fā)展 1
0.2 物理化學(xué)的目的和內(nèi)容 2
0.3 物理化學(xué)的研究方法 3
0.4 物理化學(xué)的學(xué)習(xí)方法 4
第1章 氣體的pVT性質(zhì) 6
1.1 理想氣體狀態(tài)方程 6
1.1.1 氣體的經(jīng)驗(yàn)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(shí)氣體的液化及臨界參數(shù) 11
1.4 真實(shí)氣體狀態(tài)方程 12
本章小結(jié) 14
習(xí)題 15
第2章 熱力學(xué)第一定律 17
2.1 基本概念及術(shù)語(yǔ) 17
2.1.1 系統(tǒng)與環(huán)境 17
2.1.2 熱力學(xué)平衡態(tài) 17
2.1.3 系統(tǒng)的性質(zhì) 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(zhì) 18
2.1.6 過(guò)程與途徑 19
2.1.7 熱和功 21
2.2 熱力學(xué)基本概念及熱力學(xué)第一定律 23
2.2.1 熱功當(dāng)量 23
2.2.2 能量守恒定律 23
2.2.3 熱力學(xué)能 23
2.2.4 熱力學(xué)第一定律的概念 23
2.2.5 熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式 24
2.3 恒容反應(yīng)熱、恒壓反應(yīng)熱及焓 25
2.3.1 恒容反應(yīng)熱和恒壓反應(yīng)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(guān)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(xué)反應(yīng)焓 32
2.7.1 反應(yīng)進(jìn)度和熱化學(xué)方程式 33
2.7.2 赫斯定律 34
2.8 標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓的計(jì)算 35
2.8.1 熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài) 35
2.8.2 由物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的 36
2.8.3 由物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的 38
2.8.4 由物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾溶解焓計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的 40
2.8.5 由鍵焓估算反應(yīng)焓 41
2.8.6 標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓與溫度的關(guān)系——基爾霍夫定律 42
2.9 離子的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 47
2.10 可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程 48
2.10.1 可逆過(guò)程 48
2.10.2 不可逆過(guò)程 53
本章小結(jié) 57
習(xí)題 59
第3章 熱力學(xué)第二定律 62
3.1 熱力學(xué)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(jì)算 67
3.4.1 絕熱孤立系統(tǒng)內(nèi)物體間的熱傳遞過(guò)程的熵變 68
3.4.2 孤立的絕熱物體自身的熱傳遞過(guò)程的熵變 69
3.4.3 絕熱系統(tǒng)內(nèi)功熱轉(zhuǎn)化過(guò)程的熵變 70
3.4.4 不可逆過(guò)程和環(huán)境的熵變計(jì)算 70
3.4.5 理想氣體簡(jiǎn)單狀態(tài)變化的體系熵變的計(jì)算 73
3.5 熱力學(xué)第三定律及化學(xué)變化過(guò)程熵變的計(jì)算 75
3.5.1 熱力學(xué)第三定律 75
3.5.2 化學(xué)反應(yīng)熵變的計(jì)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(guò)程的判據(jù) 82
3.6.3 化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能 83
3.6.4 標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能的應(yīng)用 84
3.6.5 化學(xué)反應(yīng)的限度——化學(xué)平衡 85
3.6.6 化學(xué)反應(yīng)等溫方程式 87
3.6.7 化學(xué)平衡的移動(dòng) 89
3.7 熱力學(xué)基本方程及麥克斯韋關(guān)系式 90
3.7.1 熱力學(xué)基本方程 91
3.7.2 麥克斯韋關(guān)系式 92
本章小結(jié) 97
習(xí)題 99
第4章 化學(xué)動(dòng)力學(xué) 102
4.1 化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率及速率方程 102
4.1.1 反應(yīng)速率的數(shù)學(xué)表達(dá)式 102
4.1.2 反應(yīng)速率的實(shí)驗(yàn)測(cè)定 102
4.1.3 化學(xué)反應(yīng)的速率方程 103
4.2 速率方程的積分形式 105
4.2.1 零級(jí)反應(yīng) 106
4.2.2 一級(jí)反應(yīng) 106
4.2.3 二級(jí)反應(yīng) 107
4.2.4 n級(jí)反應(yīng) 109
4.3 速率方程的確定 109
4.4 溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響 111
4.5 鏈反應(yīng) 113
4.5.1 直鏈反應(yīng)——H2和Cl2反應(yīng)的歷程 113
4.5.2 支鏈反應(yīng)——H2和O2反應(yīng)的歷程 115
4.6 氣體反應(yīng)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?jǐn)?shù)q的計(jì)算 118
4.6.3 速率常數(shù)k的計(jì)算 118
4.6.4 簡(jiǎn)單碰撞理論的成功與失敗 119
4.7 勢(shì)能面與過(guò)渡狀態(tài)理論 120
4.8 溶液中反應(yīng) 122
4.8.1 溶劑與反應(yīng)組分無(wú)明顯相互作用的情況 123
4.8.2 溶劑與反應(yīng)組分有明顯相互作用的情況 123
4.8.3 溶液中快速反應(yīng)的處理方法——弛豫法 125
本章小結(jié) 126
習(xí)題 127
第5章 多組分系統(tǒng)熱力學(xué) 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(xué)勢(shì) 133
5.2.1 化學(xué)勢(shì)的定義 133
5.2.2 化學(xué)勢(shì)在多相平衡中的應(yīng)用 134
5.2.3 化學(xué)勢(shì)在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用 134
5.2.4 化學(xué)勢(shì)與壓力、溫度的關(guān)系 135
5.3 氣體組分的化學(xué)勢(shì) 135
5.3.1 純理想氣體的化學(xué)勢(shì) 135
5.3.2 混合理想氣體的化學(xué)勢(shì) 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(xué)勢(shì) 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(xué)勢(shì) 141
5.7.4 分配定律 142
5.8 稀溶液的依數(shù)性及其應(yīng)用 142
5.8.1 凝固點(diǎn)的降低 142
5.8.2 沸點(diǎn)的升高 143
5.8.3 滲透壓 144
本章小結(jié) 145
習(xí)題 148
第6章 化學(xué)平衡 151
6.1 化學(xué)反應(yīng)的方向及平衡條件 151
6.1.1 反應(yīng)進(jìn)度與吉布斯自由能 151
6.1.2 化學(xué)反應(yīng)方向和限度的判據(jù) 152
6.2 理想氣體反應(yīng)的等溫方程及標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 152
6.3 平衡常數(shù)及平衡組成的計(jì)算 154
6.3.1 各種平衡常數(shù) 154
6.3.2 多相反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 155
6.3.3 平衡組成的計(jì)算 156
6.4 溫度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的影響 157
6.4.1 吉布斯自由能與溫度的關(guān)系 157
6.4.2 溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡的影響 158
6.4.3 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能 160
6.4.4 圖 160
6.5 其他因素對(duì)理想氣體反應(yīng)平衡移動(dòng)的影響 162
6.5.1 壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響 162
6.5.2 惰性氣體對(duì)化學(xué)平衡的影響 164
6.6 同時(shí)反應(yīng)平衡組成的計(jì)算 165
本章小結(jié) 167
習(xí)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(guò)程在相圖中的表達(dá) 180
7.4 二組分真實(shí)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(guò)程 188
7.6.3 冷卻析晶過(guò)程中各相含量的計(jì)算 189
7.6.4 相圖相圖與“熱分析”原理 189
7.7 相分離技術(shù)及其應(yīng)用 192
7.7.1 相分離的概念 192
7.7.2 常用相分離技術(shù)及其應(yīng)用 193
本章小結(jié) 198
習(xí)題 199
第8章 電化學(xué) 203
8.1 電極過(guò)程、電解質(zhì)溶液及法拉第定律 203
8.1.1 電極過(guò)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(dǎo)、電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo) 208
8.3.1 電導(dǎo)和電導(dǎo)率 208
8.3.2 摩爾電導(dǎo) 208
8.3.3 電導(dǎo)的測(cè)定、電導(dǎo)率的計(jì)算及摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系 209
8.3.4 離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律 211
8.3.5 電導(dǎo)測(cè)定的應(yīng)用 213
8.4 電解質(zhì)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(zhì)溶液的活度和活度因子 215
8.4.2 離子強(qiáng)度 218
8.4.3 強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論 218
8.5 可逆電池及其電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定 220
8.5.1 可逆電池和電池表達(dá)式 220
8.5.2 電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定 222
8.6 原電池?zé)崃�學(xué) 223
8.6.1 計(jì)算摩爾吉布斯函數(shù)、電池反應(yīng)的摩爾熵變、摩爾焓變、反應(yīng)熱 223
8.6.2 電動(dòng)勢(shì)與各反應(yīng)組分活度的關(guān)系 225
8.7 電極電勢(shì)和液體接界電勢(shì) 226
8.7.1 電極電勢(shì)和標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì) 226
8.7.2 原電池電動(dòng)勢(shì)的計(jì)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(shè)計(jì) 234
8.10 金屬的電化學(xué)腐蝕及電化學(xué)保護(hù) 239
8.10.1 金屬的電化學(xué)腐蝕 240
8.10.2 電化學(xué)保護(hù) 240
本章小結(jié) 241
習(xí)題 243
第9章 膠體與界面現(xiàn)象 247
9.1 膠體及結(jié)構(gòu) 247
9.1.1 分散系統(tǒng)的分類 247
9.1.2 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu) 248
9.2 膠體的制備及性質(zhì) 249
9.2.1 膠體的制備 249
9.2.2 膠體的基本性質(zhì) 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(xué)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(jīng)驗(yàn)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(xué) 263
9.7 固-液界面 264
9.7.1 潤(rùn)濕和鋪展 264
9.7.2 接觸角 265
9.7.3 毛細(xì)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(guò)剩與吉布斯吸附等溫式 269
9.8.3 表面活性物質(zhì)在吸附層的定向排列 271
9.9 表面活性劑及應(yīng)用 271
9.9.1 表面活性劑的分類 271
9.9.2 表面活性物質(zhì)的基本性質(zhì) 272
9.9.3 表面活性劑的一些重要作用及應(yīng)用 273
本章小結(jié) 274
習(xí)題 276
參考文獻(xiàn) 279
附錄 280