物理化学 生物类PDF电子书下载

绪言 1

0.1 物理化学研究的对象及其方法 1

0.2 物理化学在生命科学中的应用 2

第一章 热力学第一定律 3

1.1 热力学研究的对象、限度及其发展 3

1.2 热力学的一些基本概念 4

1.2-1 系统和环境 4

1.2-2 状态和状态函数 4

1.3-1 热力学能，热和功 6

1.3 热力学第一定律 6

1.2-3 过程和途径 6

1.3-2 热力学第一定律及其数学表达式 7

1.4 功与过程 9

1.4-1 体积功 9

1.4-2 可逆过程 10

1.4-3 相变过程中的体积功 12

1.5 热与焓 12

1.5-1 简单变温过程 12

1.5-3 焓 13

1.5-2 相变过程 13

1.6 热力学第一定律对理想气体的应用 14

1.6-1 理想气体的热力学能和焓--Cay·Lussac-Joule(盖·吕萨克-焦耳)实验 14

1.6-2 理想气体的Cp与Cv之差 15

1.6-3 绝热过程 15

1.7 热化学 18

1.7-1 化学反应的热效应 18

1.7-2 反应进度 19

1.7-3 热化学方程式 20

1.8 Hess(盖斯)定律 21

1.9 几种热效应 22

1.9-1 生成焓 22

1.9-2 燃烧焓 23

1.9-3 溶解热与冲淡热 23

1.9-4 离子生成焓 24

1.10 反应热与温度的关系--Kirchhoff(基尔霍夫)定律 25

1.11 新陈代谢与热力学 26

参考读物 26

习题 27

2.1 自发变化的共同特征--不可逆性 29

第二章 热力学第二定律 29

2.2 热力学第二定律 30

2.3 熵 31

2.3-1 Carnot(卡诺)循环和熵函数的发现 31

2.3-2 过程方向的判断 33

2.3-3 熵增加原理 34

2.4 熵变的计算 35

2.4-1 等温过程的熵变 35

2.4-2 非等温(加热或冷却)过程的熵变 36

2.4-3 环境的熵变 36

2.5 热力学第二定律的本质--熵的统计意义 38

2.6 热力学第三定律和标准熵 41

2.6.1 热力学第三定律 41

2.6.2 标准熵 41

2.6.3 化学反应标准熵变的计算 42

2.7 Helmholz(亥姆霍兹)自由能与Gibbs(吉布斯)自由能 42

2.7-1 Hemholz自由能 42

2.7-2 Gibbs自由能 43

2.8 热力学函数之间的一些重要关系式 44

2.8-1 封闭系统的热力学基本公式 44

2.8-3 Maxwell(麦克斯韦尔)关系式 45

2.8-2 对应系数关系式 45

2.9 ΔG的计算 46

2.9-1 简单状态等温变化过程的ΔG 46

2.9-2 等温等压下相变过程的ΔG 47

2.9-3 化学反应过程的ΔG 48

2.10 温度和压力对ΔG的影响 48

2.10-1 温度对ΔG的影响--Gibbs-Helmholtz公式 48

2.10-2 压力对ΔG的影响 49

2.11 不可逆过程热力学与耗散结构简介 50

2.11-1 开放系统的熵变 50

2.11-2 线性非平衡态热力学 51

2.11-3 自然科学中的自组织现象 54

2.11-4 动力学过程的分析 56

2.11-5 耗散结构形成的条件 58

2.11-6 应用 59

参考读物 60

习题 60

第三章 溶液与相平衡 63

3.1 偏摩尔量 63

3.1-1 偏摩尔量的定义 63

3.1-2 偏摩迩量的集合公式 64

3.2 化学势 65

3.2-1 化学势的定义 65

3.2-2 化学势在相平衡中的应用 66

3.2-3 化学势与温度、压力的关系 66

3.3 理想气体的化学势 67

3.4 实际气体的化学势 68

3.5 理想溶液各组分的化学势 68

3.5-1 Raoult(拉乌尔)定律及理想溶液的定义 68

3.6-1 Henry(亨利)定律与稀溶液 70

3.6 稀溶液及其各组分的化学势 70

3.5-2 理想溶液各组分的化学势 70

3.6-2 稀溶液中溶剂的化学势 71

3.6-3 稀溶液中溶质的化学势 72

3.7 稀溶液的依数性 73

3.7-1 蒸气压降低 73

3.7-2 凝固点降低 73

3.7-3 沸点升高 74

3.7-4 渗透压 76

3.7-5 生物体内的渗透功 77

3.8-2 非理想溶液中溶质的化学势 78

3.8-1 非理想溶液中溶剂的化学势 78

3.8 非理想溶液及其各组分的化学势 78

3.8-3 活度及活度系数的测定 79

3.9 电解质溶液 80

3.9-1 电解质溶液中各组分的化学势、活度与活度系数 81

3.9-2 离子平均活度系数的理论计算 82

3.10 大分子溶液及其渗透压 83

3.10-1 大分子溶液的非理想性 83

3.10-2 大分子溶液的渗透压 84

3.10-3 Donnan(陶南)平衡 84

3.11 相律 85

3.11-1 相平衡中的几个重要概念 86

3.11-2 相律的推导 87

3.12 单组分系统的相平衡 87

3.12-1 Clapeyron(克拉贝龙)方程 88

3.12-2 单组分系统的相图--水的相图 89

3.13 二组分系统的相图及其应用 90

3.13-1 二组分理想系统的p-x图和T-x图 91

3.13-2 二组分非理想溶液的p-x图和T-x图 92

3.14 溶质在两互不相溶的液相中的分配--分配定律 94

习题 95

参考读物 95

4.1 化学反应的方向和限度 98

4.1-1 化学势在化学变化中的应用 98

第四章 化学平衡 98

4.1-2 化学平衡的存在 99

4.1-3 化学反应等温式 100

4.2 化学反应平衡常数表示式 101

4.2-1 气相反应 102

4.2-2 溶液反应 102

4.2-3 复相反应 104

4.3-1 标准状态下反应Gibbs自由能的变化值 105

4.2-4 平衡常数的测定及应用 105

4.3 标准生成Gibbs自由能 105

4.3-2 标准生成Gibbs自由能 107

4.3-3 溶液中物质的标准生成Gibbs自由能 108

4.4 温度对平衡常数的影响 109

4.5 反应的偶联 110

参考读物 111

习题 112

5.1-1 电解质溶液导电机理与Faraday(法拉第)定律 114

5.1 离子的迁移 114

第五章 电化学 114

5.1-2 离子迁移数和离子迁移速率 115

5.2 电解质溶液的电导 117

5.2-1 电导、电导率和摩尔电导率 117

5.2-2 电导的测定 117

5.2-3 电导率、摩尔电导率与浓度的关系 118

5.2-4 离子独立移动定律和离子摩尔电导率 119

5.3-1 弱电解质的电离度和电离常数的测定 121

5.3-2 难溶盐溶解度的测定 121

5.3 电导测定的应用 121

5.3-2 电导滴定 122

5.4 可逆电池及其电动势的实验测定 123

5.4-1 可逆电池 123

5.4-2 可逆电极的种类 124

5.4-3 电池电动势的实验测定 125

5.4-4 电池的书写方式及其与电池反应的对应关系 126

5.5 可逆电池的热力学 127

5.5-1 Nernst(能斯特)方程 127

5.5-3 电动势E及其温度系数(？)p与电池反应其他有关热力学量的关系 128

5.5-2 标准电动势与电池反应的平衡常数 128

5.6-1 电极与溶液界面上电势差的产生 129

5.6 电极电势 129

5.6-2 电极电势 130

5.6-3 电极电势的Nernst(能斯特)方程式，标准电极电势 130

5.6-4 参比电极 133

5.6-5 生化标准电极电势 133

5.7 由电极电势计算电池电动势 135

5.7-1 液体接界电势与盐桥 135

5.7-2 各种类型的电池及其电动势的计算 136

5.8-1 溶液pH的测定 138

5.8 电动势测定的应用 138

5.8-2 求难溶盐类的溶度积 140

5.8-3 电解质活度系数的测定 140

5.9 生物电化学 141

5.9-1 生物氧化 141

5.9-2 细胞膜电势 142

5.9-3 生物传感器 143

参考读物 144

习题 144

6.1-1 化学反应速率表示法 147

6.1 化学反应速率方程 147

第六章 化学动力学 147

6.1-2 化学反应的速率方程 148

6.2 具有简单级数反应的速率公式 150

6.2-1 一级反应 150

6.2-2 二级反应 151

6.2-3 三级反应 153

6.2-4 零级反应 154

6.2-5 反应级数的测定 154

6.3 几种典型的复杂反应 156

6.3-2 平行反应 157

6.3-1 对峙反应(可逆反应) 157

6.3-3 连续反应 159

6.3-4 稳态假定和决速步骤 160

6.4 反应速率与温度的关系 163

6.4-1 Arrhenius(阿累尼乌斯)公式 163

6.4-2 活化能的概念及从实验求活化能 163

6.5 基元反应速率理论 165

6.5-1 碰撞理论 165

6.5-2 过渡态理论 168

6.6-1 扩散控制反应 171

6.6 溶液中的反应 171

6.6-2 溶剂对反应速率的影响 172

6.6-3 离子强度的影响(原盐效应) 172

6.7 催化反应 173

6.7-1 催化作用及其特征 173

6.7-2 酶催化反应 175

6.7-3 酸碱催化 176

6.8 光化学 178

6.8-1 光化学基本定律 178

6.8-2 光合作用 179

6.8-3 空气的光化学 180

6.8-4 视觉 181

参考读物 181

习题 182

第七章 表面化学 185

7.1 表面 185

7.1-1 表面张力与表面自由能 185

7.1-2 弯曲液面的一些现象 187

7.2 吸附现象 188

7.2-1 液-气界面 189

7.2-2 固-气界面 192

7.2-3 固-液界面 195

7.3 表面活性剂溶液 197

7.3-1 表面活性剂的分类和化学结构 197

7.3-2 表面活性剂溶液的物理化学特性 198

7.4 两亲分子的有序组合体 204

7.4-1 不溶性表面膜 204

7.4-2 囊泡与脂质体 208

7.4-3 溶致液晶 208

习题 209

参考读物 209

第八章 胶体分散系统 212

8.1 分散系统的分类及特征 212

8.1-1 分散系统的分类及胶体分散系统 212

8.1-2 质点的形状与大小 213

8.2 胶体的动力性质 214

8.2-1 Brown(布朗)运动与扩散 214

8.2-2 沉降 215

8.3 胶体的光学性质 217

8.3-2 大分子溶液的光散射 218

8.3-1 溶胶的光散射 218

8.4 胶体的流变性质 219

8.4-1 稀胶体系统的粘度及流变性 220

8.4-2 大分子溶液的粘度与分子量 221

8.5 胶体的电学性质 222

8.5-1 电动现象 222

8.5-2 双电层与电动电势 223

8.5-3 细胞与蛋白质的电泳 225

8.6-1 胶体的稳定性理论 226

8.6 胶体的稳定性 226

8.6-2 溶胶的聚沉 228

8.6-3 大分子化合物的保护作用与敏化作用 229

8.7 凝胶 230

8.7-1 凝胶的基本特征 230

8.7-2 凝胶的形成与结构 230

8.7-3 凝胶的性质 231

参考读物 232

习题 232

第九章 分子结构理论 234

9.1-1 氢分子离子(H？)的结构 235

9.1 分子轨道理论 235

9.1-2 分子轨道理论和双原子分子的结构 239

9.2 HMO法与共轭分子的结构 246

9.2-1 HMO法简介 246

9.2-2 布居分析和分子图 249

9.2-3 离域π键与共轭分子的性质 252

9.3 配合物的结构 253

9.3-1 配合物的分子轨道理论 254

9.3-2 σ-π配键与有关配合物的结构 256

9.4-1 范氏力 257

9.4 分子间作用力 257

9.4-2 氢键 258

9.4-3 基团间相互作用 259

参考读物 260

习题 261

第十章 晶体结构 262

10.1 晶体结构的周期性与点阵 262

10.2 晶体结构的对称性 265

10.2-1 晶体的对称元素与对称操作 265

10.2-2 晶胞与晶胞参数 267

10.2-4 晶体的空间点阵型式 269

10.2-3 晶系 269

10.2-5 晶面指标与晶面间距 271

10.2-6 晶体的点群与空间群 272

10.3 晶体的X射线衍射效应 274

10.3-1 X射线的产生 274

10.3-2 Bragg(布拉格)方程 275

10.3-3 衍射强度与晶胞中原子的分子 276

10.4 单晶结构测定简介 278

10.4-1 衍射强度的收集 278

10.4-2 电子密度函数 279

10.4-3 结构生物学简介 282

参考读物 282

习题 282

第十一章 分子光谱 284

11.1 红外光谱 285

11.1-1 红外光谱的基本原理 285

11.1-2 影响红外吸收峰位置的因素 295

11.1-3 红外光谱的应用 296

11.2 Raman(拉曼)光谱 297

11.2-1 Raman光谱的基本原理 298

11.2-2 退偏度 300

11.3 旋光色散与圆二色性 301

11.3-1 旋光色散 301

11.3-2 圆二色性 304

11.3-3 旋光产生的分子基础 304

11.3-4 应用 306

11.4 核磁共振(NMR)与电子自旋共振(ESR) 307

11.4-1 核磁共振 308

11.4-2 电子自旋共振 316

习题 320

参考读物 320

附录 322

附录Ⅰ 本书中使用的符号名称一览表 322

附录Ⅱ 298.2K、101 325 Pa时一些物质的标准热力学函数 323

附录Ⅲ 物理化学基本常数 325

附录Ⅳ SI基本单位和常用的导出单位 325

附录Ⅴ 常用的换算因数 326

附录Ⅵ 习题参考答案 326

附录Ⅶ 主要参考书目 330