物理化學

本書緊扣物理化學學科的基礎性和交叉性兩大特點，本著“由淺入深”和“深度適當”的原則，力求體現知識、能力、素質的統一。既注意全面系統地闡述物理化學的基本概念和基本規律，又注重結合高新技術的發展，力求內容簡明扼要、通俗易懂，著重闡述了物理化學基本原理和方法，同時也介紹了物理化學在環境、材料、能源、生命科學等領域的應用和新成就。全書共分十章，內容包含了氣體性質、熱力學第一定律、熱力學第二定律、溶液熱力學、化學平衡、多相平衡、電化學、表面現象、膠體化學基礎、化學動力學基礎。各章都編寫了習題，題末附有答案。

本書可作為高等院校環境、材料、能源及生物等專業物理化學課程的教材，也可作為醫藥、農林等其他相關專業的參考教材。

章氣體

1.1理想氣體狀態方程

1.1.1氣體經驗定律

1.1.2理想氣體狀態方程的形式

1.1.3理想氣體模型

1.2氣體混合物及分壓定律

1.2.1理想氣體的混合

1.2.2道爾頓分壓定律

1.3實際氣體狀態方程

1.3.1實際氣體的行為

1.3.2范德華方程

1.4氣體的液化和物質的臨界狀態

1.4.1氣體的液化

1.4.2氣體的臨界狀態

1.4.3對應狀態原理

1.4.4普遍化壓縮因子圖

習題

第2章熱力學第一定律

2.1熱力學簡介

2.1.1熱力學的研究內容

2.1.2熱力學的研究方法和局限性

2.2熱力學基本概念

2.2.1系統（體系）和環境

2.2.2狀態和狀態函數

2.2.3過程

2.2.4熱力學平衡態

2.2.5熱和功

2.2.6過程功、可逆過程與不可逆過程

2.3熱力學第一定律概述

2.3.1熱力學能

2.3.2熱力學第一定律的形式

2.4恆容熱、恆壓熱、熱容

2.4.1恆容熱

2.4.2恆壓熱

2.4.3熱容

2.5熱力學第一定律對理想氣體的應用

2.5.1理想氣體的內能和焓——焦耳實驗

2.5.2理想氣體的定溫過程

2.5.3理想氣體的絕熱過程

2.5.4*真實氣體的節流膨脹與焦耳湯姆森效應

2.6熱化學

2.6.1化學反應進度與摩爾反應進度

2.6.2熱化學反應方程式

2.6.3熱力學標準態

2.6.4蓋斯定律

2.6.5標準摩爾生成熱

2.6.6標準摩爾燃燒熱

2.7熱效應與溫度的關係——基爾霍夫定律

習題

第3章熱力學第二定律

3.1自發過程的特徵

3.1.1自發和非自發過程

3.1.2自發過程的共同特徵

3.1.3熱力學第二定律的表述

3.2卡諾循環與卡諾定理

3.2.1熱機效率

3.2.2卡諾循環

3.2.3卡諾定理

3.3熵的概念——熵與熵增原理

3.3.1熵的引入

3.3.2克勞修斯不等式

3.3.3熵增原理

3.3.4熵的物理意義

3.4熵變的計算

3.4.1理想氣體單純pVT變化

3.4.2相變過程

3.5熱力學第三定律與規定熵

3.5.1熱力學第三定律

3.5.2規定熵

3.5.3化學反應過程的熵變

3.6亥姆霍茲函數和吉布斯函數

3.6.1亥姆霍茲函數

3.6.2吉布斯函數

3.7熱力學函數間的基本關係

3.7.1熱力學函數定義式之間的關係

3.7.2四個熱力學基本公式

3.7.3四組對應係數關係式

3.7.4*麥克斯韋關係式及其應用

3.8ΔG的計算

3.8.1理想氣體的定溫過程

3.8.2相變過程

3.8.3化學反應的ΔrG○m

3.8.4ΔG隨溫度T的變化——吉布斯亥姆霍茲公式

3.8.5ΔG與壓力的關係

習題

第4章溶液熱力學

4.1溶液及其組成表示方法

4.2偏摩爾量

4.2.1偏摩爾量的概念

4.2.2偏摩爾量的集合公式和吉布斯杜亥姆方程

4.3化學勢概述

4.3.1多組分系統熱力學基本方程及化學勢

4.3.2化學勢在相平衡中的應用

4.4混合氣體系統中各組分的化學勢

4.4.1純理想氣體的化學勢

4.4.2混合理想氣體中物質B的化學勢

4.4.3實際氣體的化學勢

4.5稀溶液的兩個經驗定律

4.5.1Raoult定律

4.5.2Henry定律

4.6理想溶液中物質B的化學勢

4.6.1理想溶液的定義及特徵

4.6.2理想溶液中各組分的化學勢

4.6.3理想溶液混合熱力學性質

4.7稀溶液中各組分的化學勢

4.7.1稀溶液的定義

4.7.2溶劑的化學勢

4.7.3溶質的化學勢

4.8化學勢在稀溶液中的應用

4.8.1凝固點下降

4.8.2沸點升高

4.8.3滲透壓

4.8.4*分配定律

4.9真實溶液中組分B的化學勢

4.9.1真實溶液及其特點

4.9.2真實溶液組分B的化學勢及其活度的概念

習題

第5章化學平衡

5.1化學反應的方向和限度

5.1.1化學反應系統的吉布斯函數

5.1.2化學反應方向的判據及反應平衡條件

5.1.3化學反應等溫方程

5.2化學反應的標準平衡常數

5.2.1化學反應標準平衡常數的定義

5.2.2氣相反應的標準平衡常數

5.2.3液相反應的標準平衡常數

5.2.4多相反應的標準平衡常數

5.3平衡常數的測定與計算

5.3.1平衡常數的實驗測定

5.3.2平衡常數的熱力學計算

5.3.3平衡轉化率及平衡組成的計算

5.4各種因素對化學平衡的影響

5.4.1溫度對化學平衡的影響

5.4.2壓力對化學平衡組成的影響

5.4.3惰性氣體對化學平衡組成的影響

5.4.4原料配比對化學平衡組成的影響

習題

第6章相平衡

6.1相平衡的基本規律

6.1.1相和相數

6.1.2物種數和（獨立）組分數

6.1.3系統的自由度

6.1.4吉布斯相律的推導

6.2單組分系統相平衡的基本規律

6.2.1克勞修斯克拉佩龍方程

6.2.2氣液平衡

6.2.3固液平衡

6.2.4固氣平衡

6.3單組分系統相圖

6.3.1水的相圖

6.3.2硫的相圖

6.4二組分理想液態混合物的氣液平衡相圖

6.4.1理想液態混合物的蒸氣壓組成圖

6.4.2理想液態混合物的沸點組成圖

6.4.3槓桿規則

6.4.4*精餾原理

6.5非理想液態混合物的氣液平衡相圖

6.5.1蒸氣壓組成圖

6.5.2溫度組成圖

6.5.3*二組分液態部分互溶系統的氣液平衡相圖

6.5.4液相完全不互溶系統的氣液平衡相圖

6.6凝聚系統相圖

6.6.1水鹽二組分系統

6.6.2熱分析法及具有簡單低共熔混合物的二組分固液系統

6.6.3有化合物生成的二組分固液系統

6.6.4二組分固溶系統的相圖

6.7*三組分系統相圖

6.7.1三組分系統組成的等邊三角坐標表示法

6.7.2三組分鹽水系統

6.7.3三組分液態系統相圖

習題

第7章電化學

7.1電化學基本概念和法拉第定律

7.1.1電化學基本概念和術語

7.1.2法拉第定律

7.2離子遷移數

7.2.1離子遷移數的定義

7.2.2*離子遷移數的測定

7.3電解質溶液的導電性質

7.3.1電導、電導率、摩爾電導率

7.3.2離子獨立運動定律和離子的摩爾電導率

7.3.3電導的測定及其應用

7.4強電解質溶液的活度和活度係數

7.4.1活度、活度係數和離子強度

7.4.2德拜休克爾極限公式

7.5可逆電池電動勢

7.5.1可逆電池

7.5.2原電池的設計和原電池符號的書寫規則

7.5.3可逆電池電動勢的產生

7.5.4可逆電池電動勢的測定

7.6可逆原電池熱力學

7.6.1能斯特方程

7.徠6.2標準電動勢與平衡常數的關係

7.6.3由電動勢E及其溫度係數求電池反應的ΔrSm和ΔrHm

7.6.4原電池可逆放電時反應熱的計算

7.7可逆電極電勢

7.7.1電極電勢

7.7.2標準電極電勢

7.7.3可逆電極電勢與濃度的關係

7.7.4可逆電極

7.8濃差電池

7.9電動勢測定的應用

7.9.1標準電極電勢和平均活度係數的測定

7.9.2難溶鹽活度積的測定

7.9.3溶液pH的測定

7.10極化現象

7.10.1分解電壓

7.10.2電極極化

7.10.3極化曲線

7.11電解的應用

7.11.1金屬的陰極析出及陽極溶出

7.11.2電解在水處理中的應用

7.12金屬的腐蝕與防護

7.12.1金屬的腐蝕

7.12.2金屬的防腐

7.13*化學電源概要

習題

第8章表面現象

8.1比表面、表面吉布斯自由能和表面張力

8.1.1比表面

8.1.2表面吉布斯自由能和表面張力

8.2表面熱力學

8.3彎曲液面的特性

8.3.1附加壓力

8.3.2彎曲液面的飽和蒸氣壓

8.3.3毛細管效應

8.3.4微小物質的特性

8.4潤濕現象

8.4.1液體對固體表面的潤濕作用

8.4.2液體和氣體對固體表面潤濕的關係

8.5氣體在固體表面上的吸附

8.5.1物理吸附和化學吸附

8.5.2弗里德利希吸附經驗式

8.5.3蘭格謬爾單分子層吸附理論

8.5.4*BET多分子層理論

8.6溶液表面的吸附

8.6.1溶液的表面張力和表面活性物質

8.6.2特洛貝規則

8.6.3吉布斯吸附等溫式

8.6.4表面活性劑及其應用

習題

第9章膠體化學

9.1膠體系統的分類及製備

9.1.1膠體的分類

9.1.2膠體系統的特徵

9.1.3膠體溶液的製備

9.1.4膠體溶液的純化

9.2膠體溶液的光學性質和動力性質

9.2.1膠體溶液的光學性質

9.2.2溶膠的動力性質

9.3溶膠的電學性質

9.3.1電泳

9.3.2電滲

9.4雙電層理論

9.4.1固體粒子表面電荷的來源

9.4.2平板式雙電層理論

9.4.3擴散雙電層理論

9.5憎液溶膠的膠團結構和ζ電勢

9.5.1膠粒的擴散雙電層結構

9.5.2動電勢——ζ電勢

9.6膠體的穩定性與聚沉作用

9.6.1膠體的穩定性

9.6.2溶膠的聚沉

9.7乳狀液和泡沫

9.7.1乳狀液的概念和類型

9.7.2乳化劑的作用與乳狀液的形成

9.7.3影響乳狀液類型的因素

9.7.4乳狀液類型的鑒定方法

9.7.5乳狀液的轉化和破乳

9.7.6乳狀液在水處理中的應用

9.7.7泡沫的形成及其應用

習題

第10章化學動力學基礎

10.1化學反應的速率、速率方程式和反應級數

10.1.1化學反應的速率

10.1.2化學反應的速率方程式和反應級數

10.1.3簡單級數反應的速率方程式

10.1.4反應級數的實驗確定

10.2溫度對反應速率的影響

10.2.1阿累尼烏斯方程

10.2.2活化能

10.2.3基元反應活化能的物理意義

10.3反應速率理論簡介

10.3.1碰撞理論

10.3.2過渡狀態理論

10.4典型的複合反應

10.4.1對峙反應

10.4.2平行反應

10.4.3連串反應

10.4.4複合反應的近似處理方法

10.4.5鏈反應

10.5催化劑對化學反應的影響

10.5.1催化劑及其機理簡介

10.5.2催化劑在環境工程中的應用

10.6光化學概要

10.6.1光化學

10.6.2光化學反應的作用與光化學污染

習題

參考文獻