物理化學簡明教程

物理化學簡明教程

《物理化學簡明教程》系統講授了熱力學、電化學、動力學、界面和膠體化學四個部分內容，共分為9章。其中第1章為熱力學第一定律；第2章為熱化學；第3章為熱力學第二定律；第4章為多組分熱力學體系；第5章為相平衡；第6章為化學平衡；第7章為電化學；第8章為化學動力學；第9章為界面現象與膠體。附錄含常見的熱力學常數和其他常用的數據。

本書適用於化學、醫學、生物、石油化工等各類相關院校本科生，也適用高職部分專業學生及教師參考選用。

緒論1

0.1物理化學的基本內容1

0.2物理化學的意義1

0.3物理化學的研究方法2

0.4物理化學的學習方法2

第1章熱力學第一定律3

1.1熱力學基本概念3

1.1.1系統與環境3

1.1.2系統的性質4

1.1.3狀態函數與狀態方程4

1.1.4過程與途徑4

1.1.5熱力學平衡態5

1.1.6熱和功5

1.2熱力學第一定律5

1.2.1能量守恆和轉化定律5

1.2.2熱功當量6

1.2.3熱力學能6

1.2.4熱力學第一定律的數學表達形式及意義6

1.3三個特殊的過程與功的計算6

1.3.1准靜態過程6

1.3.2可逆過程7

1.3.3絕熱過程7

1.3.4功的計算7

1.4熱容與焓9

1.4.1熱容的定義9

1.4.2摩爾等壓熱容和摩爾等容熱容10

1.4.3焓10

1.5熱力學第一定律的應用11

1.5.1蓋呂薩克焦耳實驗11

1.5.2焦耳湯姆遜實驗12

1.5.3范德華方程式13

習題14

第2章熱化學15

2.1熱化學中的基本概念15

2.1.1反應進度15

2.1.2Qp與QV之間的關係16

2.1.3物質的標準態16

2.1.4熱化學方程式16

2.2赫斯定律17

2.3熱效應的計算18

2.3.1由標準摩爾生成焓計算反應的熱效應18

2.3.2由離子生成焓計算反應的熱效應18

2.3.3由鍵焓估算反應的熱效應19

2.3.4由燃燒焓計算反應的熱效應19

2.4基爾霍夫定律20

習題20

第3章熱力學第二定律23

3.1熱力學第二定律23

3.1.1自發過程的共同特徵23

3.1.2熱力學第二定律的兩個經典表述24

3.1.3熱力學第二定律的本質24

3.2熵的定義24

3.2.1卡諾循環24

3.2.2卡諾定理25

3.2.3熵的概念26

3.3熱力學第二定律的數學形式與熵增加原理28

3.3.1不可逆循環的熱溫商的結論28

3.3.2熱力學第二定律的數學形式28

3.3.3熵增加原理29

3.4亥姆霍茲自由能和吉布斯自由能29

3.4.1亥姆霍茲自由能29

3.4.2吉布斯自由能29

3.5熱力學判據及ΔS、ΔG的計算30

3.5.1熱力學判據30

3.5.2物理變化過程中熵變的計算30

3.5.3等溫等壓可逆相變過程熵變的計算31

3.5.4化學變化過程的熵變的計算31

3.5.5ΔG的計算32

3.6熱力學函數間的關係34

3.6.1熱力學基本方程式35

3.6.2吉布斯亥姆霍茲方程式36

3.6.3麥克斯韋(Maxwell)關係式36

3.6.4特性函數37

習題38

第4章多組分熱力學體系39

4.1基本概念39

4.2偏摩爾量和化學勢40

4.2.1偏摩爾量的定義40

4.2.2偏摩爾量的集合公式41

4.2.3化學勢41

4.3氣體混合物中組分的化學勢43

4.4理想稀溶液43

4.4.1稀溶液中的兩個經驗定律44

4.4.2稀溶液的依數性45

4.4.3稀溶液中組分的化學勢47

4.5理想溶液48

4.5.1理想溶液中任意組分B的化學勢49

4.5.2理想溶液的通性49

4.6實際溶液50

習題51

第5章相平衡53

5.1相律53

5.2單組分系統——水的相圖55

5.3二組分系統——雙液系的相圖56

5.3.1理想完全互溶雙液系56

5.3.2非理想完全互溶雙液系58

5.3.3部分互溶雙液系59

5.4二組分系統——生成低共熔混合物的相圖60

5.5二組分系統——生成化合物的相圖62

5.6二組分系統——生成固溶體的相圖63

5.7三組分體系的相圖64

5.7.1等邊三角形規則65

5.7.2部分互溶三液系66

5.7.3三組分水鹽體系67

習題68

第6章化學平衡71

6.1化學反應的平衡條件71

6.2化學反應等溫方程式72

6.3經驗平衡常數73

6.3.1Kp73

6.3.2Kx73

6.3.3Kc74

6.3.4Ka74

6.4標準生成吉布斯自由能74

6.5平衡常數的影響因素75

6.5.1溫度的影響75

6.5.2壓力的影響76

6.5.3惰性氣體的影響76

習題76

第7章電化學78

7.1電化學的基本概念和法拉第定律78

7.1.1電化學的基本概念78

7.1.2法拉第定律79

7.2離子的電遷移及遷移數81

7.2.1離子的電遷移現象81

7.2.2遷移數81

7.3電解質溶液的電導、電導率、摩爾電導率83

7.3.1電導和電導率83

7.3.2摩爾電導率83

7.3.3電導率、摩爾電導率與濃度的關係84

7.3.4離子獨立移動定律85

7.4強電解質溶液理論86

7.4.1強電解質溶液的平均活度和離子強度86

7.4.2德拜-休克爾離子互吸理論88

7.5可逆電池89

7.6電極電勢和電池電動勢90

7.6.1電動勢產生的機理90

7.6.2電極電勢91

7.6.3電池電動勢和電極電勢的計算92

7.6.4可逆電池熱力學93

7.7電池電動勢的應用93

7.7.1判斷氧化還原反應的方向93

7.7.2計算反應的溶度積94

7.7.3計算離子平均活度係數94

7.7.4計算化學反應的平衡常數95

7.8電極的極化95

7.8.1分解電壓95

7.8.2極化現象96

7.8.3極化曲線97

7.8.4電解時電極上的反應97

習題99

第8章化學動力學101

8.1基本概念101

8.1.1化學反應速率101

8.1.2基元反應與複雜反應102

8.1.3質量作用定律103

8.1.4反應分子數和反應級數103

8.1.5反應速率係數103

8.1.6半衰期和半壽期103

8.2簡單反應級數的計算104

8.2.1一級反應104

8.2.2二級反應105

8.2.3三級反應107

8.2.4零級反應108

8.3反應級數的確定109

8.3.1積分法109

8.3.2微分法110

8.3.3半衰期法111

8.3.4孤立法111

8.4幾種典型的複雜反應112

8.4.1對峙反應112

8.4.2平行反應113

8.4.3連續反應113

8.5溫度對反應速率的影響114

8.5.1速率係數與溫度的五種關係114

8.5.2阿侖尼烏斯公式115

8.5.3范霍夫規則115

8.6鏈反應116

8.6.1鏈反應的步驟116

8.6.2鏈反應的分類116

8.6.3穩態近似法117

8.6.4速控步和平衡假設法117

8.7催化反應118

8.7.1均相催化119

8.7.2多相催化119

習題120

第9章界面現象與膠體122

9.1表面吉布斯自由能122

9.1.1比表面122

9.1.2表面功123

9.1.3表面張力123

9.2彎曲表面下的附加壓力124

9.2.1附加壓力124

9.2.2開爾文方程125

9.3液體界面的性質125

9.3.1吉布斯吸附等溫式125

9.3.2表面活性劑126

9.4潤濕現象127

9.5固體表面的吸附129

9.5.1吸附等溫線的常見類型129

9.5.2Langmuir吸附理論130

9.5.3Freundlich吸附等溫方程132

9.5.4BET吸附等溫方程132

9.6膠體化學簡介134

9.6.1分散體系134

9.6.2膠體的特性和膠團135

9.6.3溶膠的製備與凈化136

9.6.4溶膠的性質137

9.6.5溶膠的穩定性與聚沉140

習題141

附錄143

附表1一些物質的熱力學數據表143

附表2常見物質的標準摩爾燃燒焓ΔcHm(298.15K)147

附表3298.15K一些常見電極的氫標還原電極電位147

附表4元素的相對原子量149

附表5常見的物理化學常數151

參考文獻152