物理化学 简明版PDF电子书下载

第一章　气体的pVT关系 1

1.1　理想气体状态方程 2

1．理想气体状态方程 2

2．理想气体模型 3

1.2　理想气体混合物 4

1．混合物的组成 4

2．理想气体状态方程对理想气体混合物的应用 4

3．道尔顿定律 5

4．阿马加定律 6

1.3　真实气体的液化及临界参数 7

1．液体的饱和蒸气压 7

2．临界参数 8

3．真实气体的p-Vm图及气体的液化 9

1.4　真实气体状态方程 10

1．真实气体的pVm-p图及波义尔温度 10

2．范德华方程 12

3．维里方程 13

1.5　对应状态原理及普遍化压缩因子图 14

1．压缩因子 14

2．对应状态原理 15

3．普遍化压缩因子图 16

本章小结 17

习题 18

第二章　热力学第一定律 21

2.1　基本概念及术语 22

1．系统与环境 22

2．状态与状态函数 22

3．过程与途径 24

4．功和热 24

5．热力学能 26

2.2　发热力学第一定律 26

1．热力学第一定律 26

2．封闭系统热力学第一定律的数学形式 27

3．焦耳实验 27

2.3　恒容热、恒压热及焓 28

1．恒容热（Qv） 28

2．恒压热（Qp）及焓 29

3．Qv＝△U与Qp＝△H关系式的意义 29

2.4　摩尔热容 31

1．摩尔定容热容（Cv,m） 31

2．摩尔定压热容（Cp,m） 32

3．Cp,m与Cv,m的关系 34

4．Cp,m（Cv,m）随T的变化 36

5．平均摩尔热容 36

2.5　相变焓 37

1．摩尔相变焓 38

2．摩尔相变焓随温度的变化 40

2.6　化学反应焓 41

1．反应进度 42

2．摩尔反应焓 43

3．标准摩尔反应焓 43

4．Qp,m与Qv,m的关系 45

2.7　标准摩尔反应焓的计算 46

1．标准摩尔生成焓 46

2．标准摩尔燃烧焓 48

3．△rH？随T的变化——基希霍夫公式 49

4．非恒温反应过程热的计算举例 52

2.8 可逆过程与可逆体积功 54

1．可逆过程 54

2．可逆体积功的计算 58

2.9　节流膨胀与焦耳-汤姆逊实验 61

1．焦耳-汤姆逊实验 61

2．节流膨胀的热力学特征 61

本章小结 62

习题 63

第三章　热力学第二定律 67

3.1　热力学第二定律 68

1．自发过程 68

2．热、功转换 68

3．热力学第二定律 70

3.2　卡诺循环与卡诺定理 71

1．卡诺循环 71

2．卡诺定理 73

3.3　熵与克劳修斯不等式 75

1．熵的导出 75

2．克劳修斯不等式 77

3．熵增原理 78

3.4　熵变的计算 79

1．单纯pVT变化过程熵变计算 79

2．相变化过程熵变计算 84

3．环境熵变计算 86

3.5　热力学第三定律及化学变化过程熵变的计算 87

1．热力学第三定律 88

2．规定熵与标准熵 88

3．标准摩尔反应熵 90

3.6　亥姆霍兹函数和吉布斯函数 92

1．亥姆霍兹函数 92

2．吉布斯函数 94

3．△A及△G的计算 95

3.7　热力学基本方程及麦克斯韦关系式 96

1．热力学基本方程 96

2．U、H、A、G的一阶偏导数关系式 98

3．麦克斯韦关系式 99

4．其他重要的热力学关系式 100

3.8　热力学第二定律在单组分系统相平衡中的应用 105

1．克拉佩龙方程 105

2．克劳修斯-克拉佩龙方程 107

本章小结 109

习题 110

第四章　多组分系统热力学 115

4.1　偏摩尔量 116

1．问题的提出 116

2．偏摩尔量 117

3．偏摩尔量的测定法举例 118

4．偏摩尔量与摩尔量的差别 119

5．吉布斯-杜亥姆方程 120

6．偏摩尔量之间的函数关系 121

4.2　化学势 121

1．化学势的定义 121

2．多相多组分系统的热力学基本方程 122

3．化学势判据及应用举例 123

4.3　气体组分的化学势 125

1．纯理想气体的化学势 125

2．理想气体混合物中任一组分的化学势 126

3．纯真实气体的化学势 126

4．真实气体混合物中任一组分的化学势 127

4.4　逸度及逸度因子 129

1．逸度及逸度因子 129

2．逸度因子的计算及普遍化逸度因子图 130

3．路易斯-兰德尔逸度规则 131

4.5　拉乌尔定律和亨利定律 133

1．拉乌尔定律 133

2．亨利定律 133

3．拉乌尔定律和亨利定律的微观解释 134

4．拉乌尔定律与亨利定律的对比 135

4.6　理想液态混合物 137

1．理想液态混合物 137

2．理想液态混合物中任一组分的化学势 137

3．理想液态混合物的混合性质 138

4.7　理想稀溶液 140

1．溶剂的化学势 140

2．溶质的化学势 141

3．其他组成标度表示的溶质的化学势 142

4．溶质化学势表示式的应用举例——分配定律 143

4.8　活度及活度因子 144

1．真实液态混合物 144

2．真实溶液 145

4.9　稀溶液的依数性 147

1．溶剂蒸气压下降 147

2．凝固点降低（析出固态纯溶剂） 147

3．沸点升高（溶质不挥发） 150

4．渗透压 151

本章小结 153

习题 154

第五章　化学平衡 158

5.1　化学反应的方向及平衡条件 158

5.2　理想气体反应的等温方程及标准平衡常数 160

1．理想气体反应的等温方程 160

2．理想气体反应的标准平衡常数 161

3．相关化学反应标准平衡常数之间的关系 162

4．有纯凝聚态物质参加的理想气体化学反应 163

5．理想气体反应平衡常数的不同表示法 164

5.3　平衡常数及平衡组成的计算 165

1．△rG？及K？的计算 165

2．K？的实验测定及平衡组成的计算 165

5.4　温度对标准平衡常数的影响 168

1．范特霍夫方程 168

2．△rH？不随温度变化时K？的计算 169

3．△rH？随温度变化时K？的计算 170

5.5　其他因素对理想气体反应平衡移动的影响 172

1．压力对理想气体反应平衡移动的影响 172

2．惰性组分对平衡移动的影响 173

3．增加反应物的量对平衡移动的影响 174

5.6 同时反应平衡组成的计算 176

5.7　真实气体反应的化学平衡 177

本章小结 178

习题 178

第六章　相平衡 184

6.1　相律 184

1．基本概念 185

2．相律 185

3．几点说明 187

6.2　单组分系统相图 188

6.3　二组分系统理想液态混合物的气-液平衡相图 191

1．压力-组成图 192

2．杠杆规则 194

3．温度-组成图 195

6.4　二组分真实液态混合物的气-液平衡相图 196

1．压力-组成图 197

2．温度-组成图 200

6.5　精馏原理 201

6.6 二组分液态部分互溶及完全不互溶系统的气-液平衡相图 202

1．部分互溶液体的相互溶解度 202

2．共轭溶液的饱和蒸气压 203

3．部分互溶系统的温度-组成图 204

4．完全不互溶系统的温度-组成图 206

6.7　二组分固态不互溶系统液-固平衡相图 207

1．相图的分析 208

2．热分析法 210

3．溶解度法 211

6.8　生成化合物的二组分凝聚系统相图 213

1．生成稳定化合物系统 213

2．生成不稳定化合物系统 214

6.9　二组分固态互溶系统液-固平衡相图 215

1．固态完全互溶系统 215

2．固态部分互溶系统 217

本章小结 219

习题 220

第七章　电化学 226

7.1 电极过程、电解质溶液及法拉第定律 227

1．电解池和原电池 227

2．电解质溶液和法拉第定律 228

7.2　离子的迁移数 230

1．离子的电迁移与迁移数的定义 230

2．离子迁移数的测定方法 232

7.3　电导、电导率和摩尔电导率 234

1．定义 234

2．电导的测定 235

3．摩尔电导率与浓度的关系 236

4．离子独立运动定律和离子的摩尔电导率 237

5．电导测定的应用 239

7.4　电解质溶液的活度、活度因子及德拜-休克尔极限公式 240

1．平均离子活度和平均离子活度因子 241

2．离子强度 243

3．德拜-休克尔极限公式 244

7.5　可逆电池及其电动势的测定 247

1．可逆电池 248

2．电池电动势的测定 250

7.6　原电池热力学 251

1．可逆电动势与电池反应的吉布斯函数变 251

2．由原电池电动势的温度系数计算电池反应的摩尔熵变 252

3．由原电池电动势及电动势的温度系数计算电池反应的摩尔焓变 252

4．计算原电池可逆放电时的反应热 253

5．能斯特方程 254

7.7 电极电势和液体接界电势 255

1．电极电势 255

2．原电池电动势的计算 260

3．液体接界电势及其消除 261

7.8　电极的种类 263

1．第一类电极 263

2．第二类电极 265

3．第三类电极 266

4．离子选择性电极 267

7.9　原电池的设计 268

1．氧化还原反应 269

2．中和反应 270

3．沉淀反应 270

4．扩散过程——浓差电池 271

5．化学电源 272

7.10　分解电压 276

7.11　极化作用 278

1．电极的极化 278

2．测定极化曲线的方法 279

3．电解池与原电池极化的差别 280

7.12　电解时的电极反应 281

本章小结 282

习题 283

第八章　界面现象 288

8.1　界面张力 289

1．液体的表面张力、表面功及表面吉布斯函数 289

2．热力学公式 291

3．界面张力及其影响因素 292

8.2 弯曲液面的附加压力及其后果 294

1．弯曲液面的附加压力——拉普拉斯方程 294

2．微小液滴的饱和蒸气压——开尔文方程 298

3．亚稳状态及新相的生成 299

8.3　固体表面 303

1．物理吸附与化学吸附 304

2．等温吸附 305

3．吸附经验式——弗罗因德利希公式 306

4．朗缪尔单分子层吸附理论及吸附等温式 306

5．吸附热力学 310

8.4　固-液界面 311

1．接触角与杨氏方程 312

2．润湿现象 312

3．固体自溶液中的吸附 315

8.5　溶液表面 317

1．溶液表面的吸附现象 317

2．表面过剩浓度与吉布斯吸附等温式 318

3．表面活性物质在吸附层的定向排列 320

4．表面活性剂 322

本章小结 327

习题 328

第九章　化学动力学 331

9.1 化学反应的反应速率及速率方程 332

1．反应速率的定义 332

2．基元反应和非基元反应 334

3．基元反应的速率方程——质量作用定律 335

4．化学反应速率方程的一般形式，反应级数 337

5．用气体组分的分压表示的速率方程 338

6．反应速率的测定 339

9.2　速率方程的积分形式 340

1．零级反应 340

2．一级反应 341

3．二级反应 343

4．n级反应 346

5．小结 347

9.3　速率方程的确定 348

1．尝试法 348

2．半衰期法 350

3．初始速率法 352

4．隔离法 353

9.4　温度对反应速率的影响，活化能 353

1．阿伦尼乌斯方程 353

2．活化能 356

3．活化能与反应热的关系 357

9.5　典型复合反应 358

1．对行反应 359

2．平行反应 362

3．连串反应 364

9.6　复合反应速率的近似处理法 366

1．选取控制步骤法 366

2．平衡态近似法 367

3．稳态近似法 369

4．非基元反应的表现活化能与基元反应的活化能之间的关系 372

9.7　链反应 373

1．单链反应的特征 373

2．由单链反应的机理推导反应速率方程 374

3．支链反应与爆炸 375

9.8　气体反应的碰撞理论 376

1．气体反应的碰撞理论 376

2．碰撞理论与阿伦尼乌斯方程的比较 378

9.9　势能面与过渡状态理论 380

1．势能面 380

2．反应途径 381

3．活化络合物 383

4．艾林方程 383

5．艾林方程的热力学表示式 384

9.10　溶液中反应 386

9.11 光化学 388

1．光化反应的初级过程、次级过程和猝灭 389

2．光化学定律 390

3．光化学反应的机理与速率方程 392

9.12　催化作用的通性 394

1．引言 394

2．催化剂的基本特征 394

3．催化反应的一般机理及速率常数 396

4．催化反应的活化能 396

9.13　酶催化反应 398

9.14　多相催化反应 401

1．催化剂表面上的吸附 401

2．多相催化反应的步骤 403

3．表面反应控制的气-固相催化反应动力学 404

本章小结 406

习题 408

第十章　胶体化学 415

10.1　溶胶的制备 417

1．分散法 418

2．凝聚法 418

3．溶胶的净化 420

10.2　溶胶的光学性质 420

1．丁铎尔效应 420

2．瑞利公式 421

3．超显微镜与粒子大小的近似测定 422

10.3　溶胶的动力学性质 423

1．布朗运动 423

2．扩散 425

3．沉降与沉降平衡 426

10.4　溶胶的电学性质 427

1．电动现象 427

2．扩散双电层理论 430

3．溶胶的胶团结构 434

10.5　溶胶的稳定与聚沉 436

1．溶胶的经典稳定理论——DLVO理论 436

2．溶胶的聚沉 438

10.6　乳状液 441

1．乳状液的分类及鉴别 441

2．乳状液的稳定 442

3．乳状液的去乳化 444

本章小结 445

习题 445

参考书目 448

附录一　国际单位制 449

附录二　希腊字母表 452

附录三　基本常数 453

附录四　换算因子 454

附录五　元素的相对原子质量表（2005） 455

附录六　某些物质的临界参数 457

附录七　某些气体的范德华常数 458

附录八　某些气体的摩尔定压热容与温度的关系 459

附录九 某些物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯函数、标准摩尔熵及摩尔定压热容 460

附录十　某些有机化合物的标准摩尔燃烧焓 465

索引 466