物理化学PDF电子书下载

0 绪论 1

0.1 物理化学的研究内容 1

0.2 物理化学的研究方法 1

0.3 怎样学好物理化学 2

1 气体 3

1.1 理想气体状态方程 3

1.1.1 低压下气体实验定律 3

1.1.2 理想气体及其状态方程 5

1.2 分压定律和分体积定律 6

1.2.1 分压定律 6

1.2.2 分体积定律 8

1.3 真实气体 9

1.3.1 真实气体与理想气体的偏差 9

1.3.2 真实气体状态方程举例——范德华方程 9

思考题 11

习题 11

2 热力学第一定律 13

2.1 基本概念 14

2.1.1 系统和环境 14

2.1.2 状态和状态函数 15

2.1.3 过程与途径 17

2.2 热力学第一定律 17

2.2.1 热力学能 17

2.2.2 热和功 18

2.2.3 可逆过程与最大功 20

2.2.4 热力学第一定律 21

2.3 焓 23

2.3.1 等容过程的热 23

2.3.2 等压过程的热 23

2.4 热容和热量计算 25

2.4.1 热容 25

2.4.2 热容与温度的关系 26

2.4.3 热量的计算 26

2.5 热力学第一定律的应用 28

2.5.1 对理想气体单纯状态变化过程的应用 28

2.5.2 对相变过程的应用 30

2.5.3 在化学变化过程的应用 31

2.6 化学反应热效应 31

2.6.1 化学反应热效应 31

2.6.2 热化学方程式 33

2.6.3 化学反应恒压热效应与恒容热效应的关系 33

2.7 黑斯定律 35

2.8 生成焓和燃烧焓 37

2.8.1 生成焓 37

2.8.2 燃烧焓 39

2.9 热效应与温度的关系 40

2.9.1 基尔霍夫定律 40

2.9.2 热效应的计算与应用 41

思考题 43

习题 44

3 热力学第二定律 46

3.1 自发过程和热力学第二定律 46

3.1.1 自发过程 46

3.1.2 热力学第二定律的经典表述 47

3.2 卡诺循环和卡诺定理 47

3.2.1 卡诺循环 48

3.2.2 卡诺定理 49

3.3 熵函数 50

3.3.1 可逆循环的热温商 50

3.3.2 可逆过程的热温商 50

3.3.3 不可逆过程的热温商 51

3.3.4 克劳修斯不等式——热力学第二定律的数学表达式 51

3.3.5 熵判据——熵增加原理 52

3.4 熵的统计意义 52

3.4.1 自发过程的微观本质 52

3.4.2 热力学概率 53

3.4.3 熵与热力学概率 53

3.5 熵变的计算 55

3.5.1 简单状态变化（无相变、化学变化）的熵变计算 55

3.5.2 相变过程的熵变计算 59

3.6 亥姆霍兹自由能与吉布斯自由能 60

3.6.1 亥姆霍兹自由能 61

3.6.2 吉布斯自由能 61

3.6.3 吉布斯自由能的计算 62

3.7 热力学基本方程和麦克斯韦关系式 66

3.7.1 热力学基本方程 66

3.7.2 吉布斯-亥姆霍兹方程 68

3.7.3 麦克斯韦关系式 69

思考题 69

习题 70

4 化学平衡 72

4.1 单相反应的平衡常数 72

4.1.1 单相反应和多相反应 72

4.1.2 单相反应的平衡常数 72

4.1.3 平衡常数的各种表示法 74

4.2 多相反应的平衡常数和分解压 76

4.2.1 多相反应的平衡常数 76

4.2.2 分解压 77

4.3 化学反应等温方程式 78

4.3.1 化学反应等温方程式 78

4.3.2 标准吉布斯自由能变化 80

4.4 平衡常数与温度的关系 81

4.4.1 等压方程式 81

4.4.2 化学反应等压方程式的应用 82

4.5 平衡常数的计算方法 83

4.5.1 标准生成吉布斯自由能法 83

4.5.2 熵法 83

4.5.3 线性方程式 84

思考题 85

习题 85

5 溶液 88

5.1 溶液组成的表示方法 88

5.1.1 物质的量分数 88

5.1.2 质量摩尔浓度 89

5.1.3 物质的量浓度 89

5.1.4 质量分数 90

5.2 偏摩尔量与化学势 91

5.2.1 偏摩尔量 91

5.2.2 化学势 92

5.3 拉乌尔定律和亨利定律 92

5.3.1 拉乌尔定律 92

5.3.2 亨利定律 93

5.4 理想稀溶液与分配定律 94

5.4.1 理想稀溶液 94

5.4.2 分配定律 94

5.5 稀溶液的依数性 95

5.5.1 蒸气压降低 95

5.5.2 凝固点降低 95

5.5.3 沸点升高 97

5.6 理想液态混合物和真实液态混合物 97

5.6.1 理想液态混合物 97

5.6.2 二组分理想混合物的压力-组成图 98

5.6.3 真实液态混合物与活度 99

5.6.4 真实液态混合物对理想液态混合物的偏差 100

思考题 102

习题 102

6 相平衡 104

6.1 基本概念 105

6.1.1 相和相数 105

6.1.2 独立组分和独立组分数 105

6.1.3 自由度和自由度数 106

6.1.4 外界影响因素 107

6.2 相律 107

6.2.1 相律的推导 107

6.2.2 相律的适用性 108

6.3 单组分系统两相平衡时温度与压力的关系——克劳修斯-克拉佩龙方程 109

6.3.1 克劳修斯-克拉佩龙方程 109

6.3.2 克拉佩龙方程的应用 109

6.4 单组分系统相图 111

6.4.1 水的相图 111

6.4.2 铁的相图 112

6.5 二组分系统相图的表示方法及杠杆规则 112

6.5.1 二组分系统相图的表示方法 112

6.5.2 杠杆规则 113

6.6 二组分相图的绘制 114

6.6.1 动态法 115

6.6.2 静态法（淬冷法） 117

6.7 二组分混合物的气-液相平衡相图 117

6.7.1 二组分液态完全互溶系统的气-液相平衡相图 117

6.7.2 二组分液态部分互溶系统的气-液相平衡相图 120

6.8 二组分凝聚系统固-液平衡相图 121

6.8.1 具有一个低共熔点的二元系统相图 121

6.8.2 具有一个一致熔（融）化合物的二元系统相图 123

6.8.3 具有一个不一致熔（融）化合物的二元系统相图 124

6.8.4 低共熔点温度以下（固相中）有化合物生成与分解的二元系统相图 125

6.8.5 具有多晶转变的二元系统相图 126

6.8.6 形成连续固溶体的二元系统相图 126

6.8.7 形成有限固溶体的二元系统相图 127

6.8.8 具有液相分层的二元系统相图 129

思考题 130

习题 130

7 电化学 133

7.1 电解质溶液的导电机构和法拉第定律 133

7.1.1 导体及电解质溶液的电解 133

7.1.2 法拉第定律 134

7.2 离子的电迁移 136

7.2.1 离子的电迁移率 136

7.2.2 离子的迁移数 136

7.3 电解质溶液的电导 137

7.3.1 电导和电导率 137

7.3.2 摩尔电导率 137

7.3.3 摩尔电导率与浓度的关系 139

7.3.4 离子独立运动定律 139

7.3.5 电导测定的应用 139

7.4 原电池的电动势 140

7.4.1 原电池的定义及表示法 140

7.4.2 可逆电池与不可逆电池 141

7.4.3 原电池的电动势 141

7.5 电极电位及能斯特方程 142

7.5.1 可逆电极的类型 142

7.5.2 电极电位的产生 143

7.5.3 标准电极及标准电极电位 143

7.5.4 能斯特方程 144

7.6 电解与极化 146

7.6.1 分解电压 146

7.6.2 极化与超电压 147

7.7 析出电位及金属的分离 149

7.7.1 析出电位 149

7.7.2 金属的共沉积及其分离 149

7.8 金属的腐蚀与防腐 150

7.8.1 金属的腐蚀 150

7.8.2 金属的防腐 151

思考题 152

习题 152

8 表面现象与胶体 154

8.1 表面张力、润湿和弯曲液面的附加压力 155

8.1.1 表面张力 155

8.1.2 润湿和接触角 157

8.1.3 弯曲液面的附加压力 159

8.1.4 微小液滴的饱和蒸气压——开尔文公式 161

8.1.5 过饱和蒸气 162

8.1.6 过热液体 163

8.1.7 过冷液体 163

8.2 固体表面上的吸附作用 163

8.2.1 物理吸附和化学吸附 163

8.2.2 吸附曲线 164

8.2.3 气-固表面的吸附等温式 165

8.3 溶液表面上的吸附作用 167

8.3.1 溶液表面的吸附现象 167

8.3.2 吉布斯吸附定温式 168

8.3.3 表面活性剂 169

8.4 分散系统的分类及胶体溶液的性质 170

8.4.1 分散系统、胶体分散系统的分类 171

8.4.2 胶体溶液的光学性质 171

8.4.3 胶体溶液的动力学性质 172

8.4.4 溶胶的电学性质 173

思考题 174

习题 174

9 化学动力学 176

9.1 化学反应速率的表示及测定 177

9.1.1 反应速率的表示方法 177

9.1.2 反应速率的实验测定 178

9.1.3 反应速率的图解表示 178

9.2 浓度对反应速率的影响 179

9.2.1 基元反应、简单反应和复杂反应 179

9.2.2 反应速率方程 179

9.2.3 简单级数反应的速率方程 180

9.2.4 动力学方程式的建立 182

9.3 温度对反应速率的影响 183

9.3.1 阿累尼乌斯公式 183

9.3.2 基元反应的活化能 183

9.4 复杂反应 184

9.4.1 对峙反应 185

9.4.2 平行反应 186

9.4.3 连串反应 187

9.4.4 复杂反应近似处理法 188

9.5 链式反应 190

9.5.1 直链反应 190

9.5.2 支链反应与爆炸 191

9.6 多相反应动力学 192

9.7 催化反应 194

思考题 195

习题 195

附表 198

附表1 元素的相对原子质量表（2001） 198

附表2 某些物质在298K～T范围内的平均摩尔热容c（J·K-1·mol-1） 200

附表3 某些物质的燃烧标准摩尔焓△cH？（298K）（标准压力p？=100kPa） 202

附表4 某些物质的生成标准摩尔焓、标准摩尔吉布斯自由能、标准摩尔熵和摩尔定压热容 202

附表5 298.15K时一些常见电极的标准还原电极电位 207

参考文献 209