物理化学 [孙仁义，孙茜 编] 2014年版

物理化学
作者：孙仁义，孙茜 编
出版时间：2014年版
内容简介
　　本书是《高等学校化学化工专业系列教材》之一。本书是在总结本科物理化学课程多年教学经验的基础上编写而成。内容包括化学热力学、统计热力学、化学动力学、电化学、界面与胶体化学。除结构化学外涵盖当前国内高等学校基础物理化学课程的主要内容。本书重点突出，着重介绍物理化学的基本原理和方法。基本概念阐述清楚，理论论证逻辑性强，编排有序，通俗简明。书中对基础物理化学教材中一些问题的处理方法比较新颖，例如麦克斯韦关系式、熵函数、相律、化学平衡、有效碰撞分数等。编者针对教学内容对必备的数学知识在书中予以简要介绍。书中备有形式多样的思考题和习题。本书适合作为高等院校化学类专业（化学、应用化学、化学教育）和近化类专业（化工与制药类、材料类、药学类、环境科学与工程类、生物科学类、生物工程类、食品科学与工程类等）本科学生学习物理化学课程的教材与参考书，也可作为物理化学教师或其它工程技术人员的参考用书。
目录
绪论
0.1物理化学研究的目的和内容1
0.2物理化学的发展和作用1
0.3物理化学课程的学习2
第1章 热力学第一定律
1.1热力学的基本概念4
1.1.1热力学方法4
1.1.2热力学体系4
1.1.3平衡状态5
1.1.4状态与状态函数5
1.1.5状态方程6
1.1.6过程9
1.2热力学第一定律10
1.2.1功和热10
1.2.2热力学能11
1.3焓与热容12
1.3.1恒压热与恒容热12
1.3.2热容12
1.4气体的热力学能与焓14
1.4.1焦耳定律14
1.4.2绝热过程15
1.4.3实际气体的热力学能与焓17
1.5化学反应热效应19
1.5.1化学反应热效应的概念19
1.5.2反应进度与摩尔反应焓20
1.5.3热化学反应方程式22
1.5.4标准生成焓与标准燃烧焓23
1.5.5相变焓26
1.5.6反应焓与温度的关系27
思考题29
习题30
第2章 热力学第二定律
2.1热力学第二定律的表述与实际过程的不可逆性33
2.1.1热力学第二定律的表述33
2.1.2实际过程的不可逆性34
2.2熵35
2.2.1熵的定义35
2.2.2熵变的计算38
2.2.3熵的统计意义和耗散结构大意41
2.3赫姆霍兹函数和吉布斯函数43
2.3.1赫姆霍兹函数和吉布斯函数降低原理43
2.3.2热力学关系44
2.3.3ΔG的计算46
2.4热力学第三定律48
2.4.1热力学第三定律的表述48
2.4.2规定熵与标准熵49
2.4.3热力学第三定律的检验50
思考题51
习题52
第3章 多组分体系的热力学
3.1偏摩尔量和溶解焓55
3.1.1偏摩尔量55
3.1.2溶解焓57
3.2化学势59
3.2.1多组分组成可变体系的热力学基本方程59
3.2.2化学势判据60
3.3纯物质的两相平衡62
3.3.1克拉贝龙方程62
3.3.2克劳修斯-克拉贝龙方程62
3.3.3液体压力对其蒸气压的影响63
3.4逸度64
3.4.1逸度的定义64
3.4.2理想气体的逸度65
3.4.3实际气体的逸度65
3.4.4凝聚相的逸度67
3.5理想溶液68
3.5.1稀溶液的两个经验定律68
3.5.2理想溶液的定义和性质70
3.6理想稀溶液71
3.6.1理想稀溶液中组分的化学势71
3.6.2稀溶液的依数性73
3.6.3分配定律76
3.7活度77
3.7.1活度的概念77
3.7.2实际溶液中常用的参考状态78
3.7.3活度及活度因子间的关系81
3.7.4活度与温度、压力的关系82
3.7.5活度及活度因子的测定83
3.8超额函数与吉布斯-杜亥姆方程85
3.8.1超额函数85
3.8.2吉布斯-杜亥姆方程86
思考题88
习题90
第4章 相平衡
4.1相律93
4.1.1相律的表示式93
4.1.2相律应用中的若干问题94
4.2相平衡方程96
4.2.1建立相平衡方程的一般方法96
4.2.2两组分两相平衡体系的相平衡方程97
4.2.3组成与温度或压力间的相平衡方程98
4.3单组分体系的相图100
4.3.1水的相图100
4.3.2硫的相图102
4.4两组分液态完全互溶体系的汽液平衡相图102
4.4.1理想溶液的汽液平衡相图103
4.4.2非理想溶液的汽液平衡相图104
4.4.3精馏原理105
4.5两组分液态完全不互溶体系的汽液平衡相图106
4.6两组分液态部分互溶体系的液液平衡及汽液平衡相图107
4.6.1两组分液态部分互溶体系的液液平衡相图107
4.6.2两组分液态部分互溶体系的汽液平衡相图108
4.7两组分固态完全不互溶体系的固液平衡相图109
4.7.1形成低共熔混合物体系的固液平衡相图109
4.7.2形成固态化合物体系的固液平衡相图112
4.8两组分固态完全互溶或部分互溶体系的固液平衡相图113
4.8.1固态完全互溶体系的固液平衡相图113
4.8.2固态部分互溶体系的固液平衡相图114
4.8.3两组分相图的组合115
4.9三组分体系相图115
4.9.1等边三角形坐标表示法115
4.9.2液态三组分部分互溶体系相图116
4.9.3水盐三组分体系相图118
思考题119
习题120
第5章 化学平衡
5.1化学反应等温方程式与标准平衡常数124
5.1.1化学反应等温方程式124
5.1.2标准平衡常数的计算127
5.2气相化学平衡128
5.2.1理想气体的化学平衡128
5.2.2实际气体的化学平衡129
5.2.3平衡常数的应用130
5.3含凝聚相的化学平衡133
5.3.1纯液体、纯固体参加的气相化学平衡133
5.3.2溶液中的化学平衡135
5.4温度对平衡常数的影响137
5.5同时平衡与反应耦合140
5.5.1同时平衡140
5.5.2反应耦合141
思考题142
习题143
第6章 统计热力学基础
6.1概述148
6.1.1统计热力学的任务和方法148
6.1.2统计体系的分类148
6.1.3统计热力学的基本假定150
6.2粒子的运动形式、能级和简并度150
6.2.1粒子的运动形式和自由度150
6.2.2粒子的能级和简并度151
6.3宏观态与微观态153
6.3.1能级分布与微观态153
6.3.2玻尔兹曼关系式154
6.4玻尔兹曼统计156
6.4.1定域子与离域子体系能级分布的微观状态数156
6.4.2最概然分布158
6.4.3最概然分布与平衡分布160
6.5配分函数162
6.5.1配分函数的意义和性质162
6.5.2配分函数的计算163
6.6麦克斯韦速率分布律167
6.6.1分布函数与平均值167
6.6.2气体分子的能量分布和速率分布168
6.7热力学函数与配分函数169
6.7.1热力学能169
6.7.2熵170
6.7.3其它热力学函数171
6.8热力学函数的统计计算172
6.8.1热力学能与热容的统计计算172
6.8.2熵的统计计算175
6.9气相反应平衡常数的统计计算177
6.9.1平衡常数的统计表达式177
6.9.2标准自由焓函数与标准焓函数179
6.10系综方法简介180
6.10.1统计系综180
6.10.2涨落183
思考题184
习题185
第7章 化学动力学基本原理
7.1化学反应的速率和速率方程188
7.1.1反应速率的表示方法188
7.1.2反应速率的测定190
7.1.3速率方程和反应级数190
7.2速率方程的积分191
7.2.1零级反应191
7.2.2一级反应192
7.2.3二级反应193
7.2.4n级反应195
7.3反应级数的确定195
7.3.1积分法195
7.3.2微分法196
7.3.3半衰期法197
7.3.4孤立变量法198
7.4基元反应198
7.5典型的复合反应200
7.5.1对峙反应200
7.5.2弛豫方法在快速反应中的应用201
7.5.3平行反应203
7.5.4连串反应204
7.6复合反应速率的近似方法205
7.6.1控制步骤近似法205
7.6.2平衡态近似法206
7.6.3稳态近似法207
7.7温度对反应速率的影响208
7.7.1温度对反应速率影响的经验规律208
7.7.2活化能210
7.7.3复合反应的适宜温度212
7.8碰撞理论213
7.8.1气体分子的碰撞频率214
7.8.2有效碰撞分数215
7.8.3碰撞理论与阿伦尼乌斯方程的比较216
7.9过渡状态理论217
7.9.1势能面217
7.9.2过渡状态理论对速率常数的计算218
7.9.3艾林方程的热力学表示式221
7.9.4过渡状态理论的讨论和态态反应223
思考题223
习题224
第8章 特殊反应动力学
8.1单分子反应229
8.2链反应230
8.2.1直链反应230
8.2.2支链反应与爆炸231
8.3溶液中的反应233
8.3.1笼效应233
8.3.2活化控制的溶液反应233
8.3.3扩散控制的溶液反应235
8.4光化学反应237
8.4.1光化学基本概念和光化学定律237
8.4.2光化学反应动力学239
8.5催化反应241
8.5.1催化反应的基本特征241
8.5.2酸碱催化反应243
8.5.3酶催化反应245
8.5.4多相催化反应246
思考题248
习题248
第9章 电解质溶液
9.1电解质溶液的导电机理与法拉第定律252
9.1.1电解质溶液的导电机理252
9.1.2法拉第定律253
9.2离子的电迁移254
9.2.1离子的迁移数和电迁移率254
9.2.2离子迁移数的测定256
9.3电解质溶液的电导257
9.3.1电导率与摩尔电导率257
9.3.2电导的测定259
9.4离子独立移动定律260
9.5电导测定的应用262
9.5.1测定弱电解质的解离度和解离常数262
9.5.2检验水的纯度263
9.5.3测定难溶盐的溶解度263
9.5.4电导滴定264
9.6电解质溶液的热力学性质264
9.6.1离子的平均活度与平均活度因子264
9.6.2离子强度265
9.7德拜-尤格尔极限公式266
思考题268
习题269
第10章 电化学热力学
10.1可逆电池271
10.1.1可逆电池的条件及符号表示271
10.1.2可逆电池的热力学272
10.2可逆电池的电动势274
10.2.1电动势产生的机理274
10.2.2电动势的测定与标准电池276
10.3电极电势277
10.4电极的种类280
10.5浓差电池和液接电势282
10.5.1电极浓差电池282
10.5.2溶液浓差电池283
10.6电动势测定的应用284
10.6.1电解质平均活度因子的测定284
10.6.2难溶盐活度积的测定285
10.6.3溶液pH值的测定285
思考题287
习题288
第11章 电化学动力学
11.1不可逆电极过程291
11.1.1电极的极化与超电势291
11.1.2电解池与原电池的端电压292
11.1.3浓差极化与电化学极化293
11.2氢超电势294
11.2.1塔费尔公式294
11.2.2电极过程动力学294
11.3电解时的电极反应297
11.4金属的电化学腐蚀与防腐298
11.4.1金属的电化学腐蚀298
11.4.2电化学腐蚀的防护299
思考题300
习题301
第12章 界面现象
12.1表面张力303
12.2弯曲液面下的界面现象305
12.2.1弯曲液面的附加压力305
12.2.2开尔文方程306
12.2.3亚稳状态307
12.3液固界面现象308
12.3.1润湿308
12.3.2毛细现象309
12.4溶液表面的吸附310
12.4.1吉布斯吸附等温方程式310
12.4.2表面活性分子在溶液表面的定向排列311
12.4.3单分子表面膜312
12.5表面活性剂的分类及应用313
12.5.1表面活性剂的分类313
12.5.2表面活性剂的应用314
12.6固体表面的吸附317
12.6.1气固吸附的一般概念317
12.6.2气固吸附等温方程式319
12.6.3固体自溶液中的吸附321
思考题322
习题322
第13章 胶体化学
13.1胶体体系的分类和制备325
13.1.1胶体体系的分类325
13.1.2溶胶的制备和净化326
13.2溶胶的运动性质327
13.2.1布朗运动与扩散327
13.2.2沉降与沉降平衡328
13.3溶胶的光学性质330
13.4溶胶的电学性质331
13.4.1电动现象331
13.4.2胶团的双电层结构332
13.4.3ζ电势的计算334
13.5溶胶的稳定性和聚沉334
13.5.1溶胶的稳定性334
13.5.2溶胶的聚沉335
13.5.3高分子化合物的絮凝和稳定作用336
13.6高分子溶液337
13.6.1高分子物质的分子量337
13.6.2高分子溶液的黏度338
13.6.3高分子溶液的渗透压339
13.6.4唐南平衡340
思考题341
习题342
附录
附录Ⅰ数学基础知识344
附录Ⅱ物理化学中的量与单位349
附录Ⅲ物理化学中常用的法定计量单位350
附录Ⅳ基本物理常数表351
附录Ⅴ元素的相对原子质量表352
附录Ⅵ25℃时某些物质的标准热力学函数表353
附录Ⅶ某些气体的标准摩尔恒压热容与温度的关系356
附录Ⅷ25℃时某些有机化合物的标准摩尔燃烧焓357
附录Ⅸ某些物质的标准自由焓函数和标准焓函数358
参考文献359