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绪论 1

第1章　热力学第一定律 3

1.1　热力学基本概念 3

1.1.1 系统与环境 3

1.1.2　系统的性质 4

1.1.3　状态与状态函数 4

1.1.4　过程与途径 5

1.1.5 热与功 5

1.2　热力学第一定律 6

1.2.1 热力学能 6

1.2.2　热力学第一定律 6

1.3 功与过程 7

1.3.1 功与过程的关系 7

1.3.2　可逆过程及其特点 9

1.4 热与过程 9

1.4.1 等容热Qv 9

1.4.2　等压热Qp与焓 10

1.4.3 热容 10

1.5　热力学第一定律对理想气体的应用 11

1.5.1 Joule实验 11

1.5.2　理想气体的热容 13

1.5.3 理想气体△U,△H的计算 13

1.5.4　理想气体绝热可逆过程 14

1.6 相变过程及其Q,W.△U,△H的计算 15

1.7　热化学 16

1.7.1 反应进度 16

1.7.2　热力学标准态和热化学方程式 18

1.7.3　化学反应的热效应 18

1.7.4 Hess定律 20

1.7.5　几种热效应 20

1.7.6　反应焓与温度的关系——基尔霍夫公式 23

本章小结 25

阅读材料 26

相关链接 26

思考题 26

习题 27

第2章　热力学第二定律 30

2.1 自发过程与热力学第二定律 30

2.1.1 自发过程的特征——不可逆性 30

2.1.2　热力学第二定律的经典表述 31

2.2　熵增加原理和熵判据 32

2.2.1　卡诺循环与卡诺定理 32

2.2.2　熵的概念 35

2.2.3　热力学第二定律的数学表达式 38

2.2.4　熵增加原理和熵判据 39

2.3　熵变的计算 39

2.3.1　理想气体单纯p,V,T变化过程的熵变 40

2.3.2　相变过程的熵变 43

2.3.3　热力学第三定律和化学变化过程的熵变 44

2.4　熵的统计意义 47

2.5　Helmholtz自由能与Gibbs自由能 47

2.5.1　热力学第一定律、热力学第二定律联合式 47

2.5.2　Helmholtz自由能及判据 48

2.5.3　Gibbs自由能及判据 48

2.5.4　热力学判据总结 49

2.6　热力学函数间的关系 50

2.6.1　热力学函数之间的关系 50

2.6.2　热力学基本关系式 50

2.6.3　特征偏微商和Maxwell关系式 50

2.7　△G的计算 53

2.7.1　单纯P,V,T变化过程中的△G 53

2.7.2　相变过程中的△G 55

2.7.3　化学变化过程中的△G 57

2.8　Gibbs自由能变随温度及压力的变化 59

2.8.1　Gibbs自由能变与温度的关系 59

2.8.2　Gibbs自由能变与压力的关系 60

2.9　不可逆过程热力学简介 60

2.9.1　熵产生和熵流 61

2.9.2　熵与生命 62

本章小结 62

相关链接 63

思考题 63

习题 65

第3章　混合物和溶液 68

3.1　偏摩尔量 68

3.1.1　偏摩尔量的定义 69

3.1.2　偏摩尔量的集合式 70

3.2　化学势 70

3.2.1　多组分系统热力学公式 70

3.2.2　化学势定义 71

3.2.3　化学势判据及其在相变化系统中的应用 72

3.3　气体的化学势 73

3.3.1　理想气体的化学势 73

3.3.2　实际气体的化学势 74

3.4　Raoult定律和Henry定律 74

3.4.1 Raoult定律 74

3.4.2　Henry定律 75

3.5　溶液中各组分的化学势 76

3.5.1　理想溶液及其各组分的化学势 76

3.5.2　理想稀溶液中各组分的化学势 78

3.5.3　非理想稀溶液中各组分的化学势 80

3.6　稀溶液的依数性 81

3.6.1　蒸气压下降 81

3.6.2　凝固点降低 81

3.6.3　沸点升高 83

3.6.4　渗透压 84

3.7 分配定律 85

3.7.1　分配定律的概念 85

3.7.2　分配定律的应用——萃取 86

本章小结 87

相关链接 87

思考题 88

习题 89

第4章　相平衡 90

4.1　相律 91

4.1.1　相、组分和自由度 91

4.1.2　相律 92

4.2　单组分系统相图 93

4.2.1　Clapeyron方程 93

4.2.2　水的相图 95

4.3　二组分双液系统的相图 96

4.3.1　理想的完全互溶的双液系 96

4.3.2　非理想的完全互溶的双液系 99

4.3.3　部分互溶的双液系 101

4.3.4　完全不互溶的双液系 102

4.4　二组分固－液系统 103

4.4.1　热分析法 103

4.4.2　溶解度法 104

本章小结 105

阅读材料 106

相关链接 107

思考题 108

习题 108

第5章　化学平衡 111

5.1　化学反应的方向和限度 111

5.2　化学反应等温式与平衡常数 113

5.2.1　化学反应等温式与平衡常数 113

5.2.2　平衡常数的各种表示方法 114

5.2.3　平衡常数与反应方程式写法的关系 119

5.3　平衡常数的测定和计算 119

5.3.1　平衡常数的测定 119

5.3.2　平衡常数的计算 120

5.4　温度对平衡常数的影响 121

5.5　生化反应的标准态和平衡常数 122

5.6　耦合反应 124

本章小结 125

相关链接 125

思考题 125

习题 125

第6章　电解质溶液 128

6.1 电化学的基本概念 128

6.1.1　原电池和电解池 128

6.1.2　电解质溶液的导电机理 129

6.1.3　Faraday电解定律 130

6.2　离子的电迁移 131

6.2.1　离子的淌度 131

6.2.2　离子的迁移数 131

6.2.3　离子迁移数的测定 132

6.3　电导及其应用 134

6.3.1 电导、电导率、摩尔电导率 134

6.3.2 电导率、摩尔电导率与浓度的关系 136

6.3.3　离子独立运动定律和离子摩尔电导率 137

6.3.4 电导测定的应用 139

6.4　离子的平均活度和活度因子 142

6.4.1　强电解质的离子平均活度和活度因子 142

6.4.2　影响离子平均活度因子的因素 144

6.5　强电解质溶液理论简介 145

6.5.1 强电解质溶液的离子互吸理论 145

6.5.2　Debye-Hückel极限公式 146

6.5.3　Debye-Hückel-Onsager电导公式 148

本章小结 149

阅读材料 150

相关链接 151

思考题 151

习题 151

第7章 电化学基础知识及其应用 153

7.1　可逆电池和电池符号 154

7.1.1　可逆电池 154

7.1.2　电池符号 155

7.1.3　可逆电极的类型 155

7.1.4　可逆电池电动势测定 156

7.2　可逆电池的热力学 158

7.2.1 由电动势及其温度系数求热力学函数的变化值 158

7.2.2 由标准电动势E？求标准平衡常数K？ 160

7.3 电极电势和电池电动势 161

7.3.1 电池电动势产生的原理 161

7.3.2　电极电势 163

7.3.3　电池电动势的计算 165

7.4　浓差电池 166

7.5　电池电动势测定及其应用 167

7.5.1　判断氧化还原反应的方向 167

7.5.2　计算难溶盐的溶度积 168

7.5.3　离子平均活度因子γ±的测定 169

7.5.4　pH的测定 170

7.5.5 电池电动势测定在生物系统中的应用 171

7.6　分解电压 172

7.6.1　基本概念 172

7.6.2　分解电压的测定 173

7.6.3　理论分解电压的计算 174

7.7　极化与超电势 174

7.7.1　极化 174

7.7.2　极化曲线 175

7.7.3　超电势的测定 176

7.7.4　氢超电势 176

7.7.5　Tafel公式 177

7.7.6　氢超电势的理论解释 177

7.8　电解时电极上的反应 178

7.8.1　析出电势与金属离子的分离 178

7.8.2　电解的应用 180

7.8.3　金属的电化学腐蚀和防腐 180

7.9　化学电源 182

7.9.1　一次电池 182

7.9.2　二次电池 182

7.9.3　燃料电池 184

7.9.4　海水电池 185

7.10　生物电化学 185

7.10.1　生物膜模拟 186

7.10.2　电化学控释药物 186

7.10.3　在体电化学 186

7.10.4　电化学生物传感器 187

本章小结 188

阅读材料 188

相关链接 189

思考题 190

习题 191

第8章　化学动力学基础 193

8.1　基本概念 194

8.1.1　化学反应速率 194

8.1.2　基元反应 196

8.1.3　质量作用定律 196

8.1.4　反应分子数和反应级数 197

8.2　简单级数反应的动力学 198

8.2.1　一级反应 198

8.2.2　二级反应 199

8.2.3　零级反应 201

8.2.4　反应级数的确定 201

8.3　典型的复合反应 203

8.3.1　对峙反应 203

8.3.2　平行反应 204

8.3.3　连续反应 205

8.4　温度对反应速率的影响 206

8.4.1 Arrhenius公式 207

8.4.2　活化能 208

8.5　链反应和复合反应的近似处理 208

8.5.1　链反应 208

8.5.2　复合反应的近似处理 211

8.6　化学反应速率理论 212

8.6.1　碰撞理论 213

8.6.2　过渡态理论 214

8.6.3　单分子反应理论 216

8.7　溶液中的反应 217

8.7.1　溶剂对反应速率的影响 217

8.7.2　原盐效应 218

8.7.3　溶液中反应的动力学 219

8.8　催化作用 220

8.8.1　催化作用的特点 220

8.8.2　酶催化反应 222

8.9　光化学反应 224

8.9.1　光化学反应基本定律 225

8.9.2　量子效率 225

8.9.3　光化学反应动力学 226

8.9.4　感光反应和化学发光 226

8.10　现代化学动力学研究技术 227

8.10.1　快速反应的动力学研究技术 227

8.10.2　分子反应动态学 229

本章小结 231

相关链接 232

思考题 232

习题 232

第9章　表面现象 235

9.1　表面张力 236

9.1.1 比表面 236

9.1.2　表面自由能 237

9.1.3　表面张力 237

9.2　弯曲液面的附加压力和蒸气压 240

9.2.1　弯曲液面的附加压力 240

9.2.2　弯曲液面的蒸气压 242

9.2.3　亚稳态 244

9.3　溶液表面吸附 245

9.3.1　溶液的表面张力 245

9.3.2　Gibbs吸附等温式 246

9.3.3　表面活性物质在溶液表面的定向排列 247

9.4　表面膜 247

9.4.1　单分子表面膜 247

9.4.2　表面压及其测定 248

9.4.3　表面膜的应用 249

9.5　润湿作用 250

9.5.1　润湿现象 250

9.5.2　接触角 251

9.6　表面活性剂及其作用 253

9.6.1　表面活性剂的结构特点与分类 253

9.6.2　表面活性剂的主要性能参数 254

9.6.3 表面活性剂的几种重要作用 255

9.7　乳状液 257

9.7.1　乳状液的类型及其鉴别 257

9.7.2　乳状液的稳定性和乳化作用 258

9.7.3　乳状液的制备 260

9.7.4　乳状液的转型与破坏 261

9.7.5　乳状液的应用 262

9.7.6　微乳状液 262

9.8　固体表面的吸附作用 263

9.8.1 固体表面对气体的吸附作用 264

9.8.2　固体在溶液中的吸附 271

9.9　气－固表面的催化作用 274

本章小结 275

阅读材料 276

相关链接 278

思考题 278

习题 279

第10章　胶体化学 281

10.1　分散系统及其分类 281

10.1.1　分散系统的定义 281

10.1.2　分散系统的分类 282

10.2　溶胶的制备与净化 284

10.2.1　溶胶的制备 284

10.2.2　溶胶的净化 286

10.3　溶胶的光学性质 287

10.3.1 Tyndall现象 287

10.3.2　Rayleigh散射 289

10.3.3　超显微镜与粒子大小的近似测定 290

10.4　溶胶的动力学性质 290

10.4.1　Brown运动 291

10.4.2　扩散 291

10.4.3　沉降与沉降平衡 293

10.5　溶胶的电学性质 296

10.5.1　电动现象 296

10.5.2　胶粒表面电荷来源 297

10.5.3　胶团的结构 298

10.5.4　Stern双电层模型 299

10.5.5 电动电势ζ 300

10.6　溶胶的稳定性与聚沉 301

10.6.1　溶胶的稳定性 301

10.6.2　DLVO理论简介 301

10.6.3　影响聚沉的因素 302

10.6.4　高分子对溶胶的稳定和絮凝作用 304

10.7　高分子溶液 305

10.7.1　高分子化合物的相对分子质量 305

10.7.2　高分子溶液的性质 307

10.8　Donnan平衡 309

10.9　凝胶 311

10.9.1　凝胶的基本特征及分类 311

10.9.2　胶凝作用 311

10.9.3　凝胶的性质 312

本章小结 313

阅读材料 314

相关链接 315

思考题 315

习题 316

习题参考答案 319

参考文献 325

附录 327