物理化学 英文版 原书第2版PDF电子书下载

1热力学基本概念 1

2热、功、内能、焓与热力学第一定律 15

3状态函数的重要性：内能与焓 41

4热化学 63

5熵与热力学第二和第三定律 79

6化学平衡 115

7真实气体的性质 155

8相图与固体、液体和气体的相对稳定性 173

9理想与真实溶液 199

10电解质 233

11电化学电池、蓄电池和燃料电池 249

12从经典到量子力学 281

13薛定谔方程 297

14量子力学假设 319

15简单体系的量子力学处理 327

16势箱中的粒子与真实世界 345

17交换与非交换算符及纠缠的奇异结果 365

18分子振动与转动的量子力学模型 387

19双原子分子的振动与转动谱 413

20氢原子 445

21多电子原子 463

22多电子原子的量子态与原子光谱 487

23双原子分子的化学键 517

24多原子分子的分子结构与能级 547

25电子能谱 575

26计算化学 603

27分子对称性 659

28核磁共振谱 687

29概率 719

30玻尔兹曼分布 743

31系综与分子配分函数 765

32统计热力学 797

33气体运动论 829

34输运现象 851

35基础化学动力学 883

36复杂反应机理 929

附录A数学补充 977

附录B数据表 999

附录C点群特征表 1017

附录D部分章尾习题答案 1027

索引 1043

1热力学基本概念 1

1.1什么是热力学以及它为何有用？ 1

1.2描述热力学体系所需的基本定义 2

1.3测温学 4

1.4状态方程与理想气体定律 6

1.5真实气体简介 9

2热、功、内能、焓与热力学第一定律 15

2.1内能与热力学第一定律 15

2.2功 16

2.3热 19

2.4热容 21

2.5状态函数与路径函数 23

2.6平衡、变化与可逆性 25

2.7可逆与非可逆过程的功 26

2.8 △U的确定与焓的引入，新的状态函数 30

2.9涉及理想气体过程的q， w， △U和△H的计算 31

2.10可逆绝热膨胀与理想气体压缩 35

3状态函数的重要性：内能与焓 41

3.1状态函数的数学性质 41

3.2 U对V和T的依赖关系 46

3.3内能更强烈地依赖V还是T？ 48

3.4恒压时焓随温度的变化 51

3.5 Cp与Cv如何关联？ 53

3.6恒温时焓随压力的变化 54

3.7焦耳-汤姆孙实验 57

3.8利用等焓膨胀来液化气体 59

4热化学 63

4.1化学键的储能在化学反应中的释放或吸收 63

4.2化学反应的内能与焓的变化 64

4.3基于焓状态函数的赫斯定律 67

4.4反应焓的温度依赖性 69

4.5实验测定化学反应的△U和△H 71

4.6（补充材料）差示扫描量热法 73

5熵与热力学第二和第三定律 79

5.1宇宙变化的自然方向 79

5.2热机与热力学第二定律 80

5.3熵的引入 85

5.4熵变化的计算 86

5.5利用熵来计算封闭体系中的过程的自然方向 89

5.6克劳修斯不等式 91

5.7环境熵变与total=△S+△Ssurroundings 92

5.8绝对熵与热力学第三定律 94

5.9熵计算的标准态 98

5.10化学反应中的熵变 98

5.11（补充材料）热效率：热泵、冷冻机与真实的蒸汽机 100

5.12（补充材料）依据熵是状态函数的事实来确定S对V和T的依赖性 107

5.13（补充材料）熵对T和P的依赖性 108

5.14（补充材料）热力学温标 109

6化学平衡 115

6.1吉布斯能与亥姆霍兹能 116

6.2 U、 H、 A和G的微分形式 120

6.3吉布斯与亥姆霍兹能对P、 V和T的依赖性 121

6.4反应混合的吉布斯能 124

6.5混合气体的吉布斯能 125

6.6混合理想气体的吉布斯能计算 126

6.7计算化学反应的△GoR 127

6.8引入混合理想气体的平衡常数 129

6.9计算混合理想气体的平衡分压 131

6.10Kp随温度的变化 132

6.11涉及理想气体和固相或液相的平衡 134

6.12平衡常数的摩尔分数或摩尔浓度的表达式 135

6.13ξeq对T和P的依赖性 136

6.14（补充材料）实例：合成氨 137

6.15（补充材料）只用可测量量来表达U和H及热容 142

6.16（补充材料）单个RNA分子解折叠的△G测量 146

6.17（补充材料）混合在确定化学反应平衡中的作用 147

7真实气体的性质 155

7.1真实气体与理想气体 155

7.2真实气体的状态方程及其应用范围 156

7.3压缩因子 160

7.4对应状态的定律 163

7.5真实气体的逸度与平衡常数 166

8相图与固体、液体和气体的相对稳定性 173

8.1什么决定固体、液体和气体的相对稳定性？ 173

8.2压力-温度相图 176

8.3相律 181

8.4压力-体积与压力-体积-温度相图 182

8.5 P-T相图的理论基础 184

8.6利用克劳修斯-克拉珀龙方程计算蒸汽压与T的函数关系 185

8.7纯物质的蒸汽压依赖于外压 188

8.8表面张力 189

8.9（补充材料）超临界流体中的化学 192

8.10（补充材料）液晶显示器 193

9理想与真实溶液 199

9.1定义理想溶液 200

9.2气相和液相中某一组分的化学势 201

9.3利用理想溶液模型处理二元溶液 202

9.4温度-组分相图与分馏 206

9.5吉布斯-杜安方程 208

9.6依数性 210

9.7凝固点下降与沸点上升 210

9.8渗透压 213

9.9真实溶液偏离拉乌尔定律 214

9.10理想稀溶液 217

9.11标准态下的活度定义 219

9.12亨利定律与气体在溶剂中的溶解度 222

9.13溶液的化学平衡 223

9.14部分混溶液体形成的溶液体系 227

9.15 固体-溶液平衡 228

10电解质 233

10.1溶液中离子形成的焓、熵和吉布斯能 234

10.2离子形成与溶剂化的热力学理解 236

10.3电解质溶液的活度与活度系数 238

10.4利用德拜-休克尔理论计算γ± 241

10.5电解质溶液中的化学平衡 245

11电化学电池、蓄电池和燃料电池 249

11.1电动势对荷电物种化学势的影响 250

11.2电化学中的传统与标准态 251

11.3可逆电池电势的测量 254

11.4电化学电池中的化学反应与能斯特方程 254

11.5结合标准电极电势来确定电池电势 256

11.6从电池电势来获取反应吉布斯能与反应熵 257

11.7电池电动势与平衡常数的关系 258

11.8利用电化学电池来确定E°与活度系数 260

11.9电池术语与电化学电池种类 260

11.10电化学序 262

11.11蓄电池与燃料电池的热力学 263

11.12常用蓄电池的电化学 263

11.13燃料电池 265

11.14（补充材料）原子尺度的电化学 267

11.15（补充材料）利用电化学进行纳米尺度机械加工 273

11.16（补充材料）绝对半电池电势 274

12从经典到量子力学 281

12.1为什么研究量子力学？ 281

12.2量子力学来源于实验与理论的相互影响 281

12.3黑体辐射 282

12.4光电效应 283

12.5粒子的波动性 287

12.6双缝衍射 287

12.7原子光谱与氢原子玻尔模型 291

13薛定谔方程 297

13.1什么决定一个体系是否需要采用量子力学来描述？ 297

13.2经典波与非弥散波方程 302

13.3波可以方便表达为复函数 305

13.4量子力学波与薛定谔方程 307

13.5解薛定谔方程：算符、可观测量、本征函数与本征值 308

13.6量子力学算符的本征函数是正交的 310

13.7量子力学算符的本征函数构成完备集 313

13.8新概念的总结 314

14量子力学假设 319

14.1与波函数相关联的物理含义 320

14.2每个可观测量都有一个对应算符 321

14.3单次测量的结果 321

14.4期望值 322

14.5量子力学体系的时间演化 325

15简单体系的量子力学处理 327

15.1自由粒子 327

15.2一维势箱中的粒子 329

15.3二维和三维势箱 333

15.4利用假设来理解势箱中的粒子及其反情形 334

16势箱中的粒子与真实世界 345

16.1有限深度势箱中的粒子 345

16.2芯电子和价电子重叠中的差异 346

16.3共轭体系的电子可处理为势箱中的自由移动 347

16.4为何钠可导电而金刚石是绝缘体？ 348

16.5穿越势垒的隧穿 350

16.6扫描隧穿显微镜 351

16.7化学反应中的隧穿 354

16.8（补充材料）量子阱与量子点 355

17交换与非交换算符及纠缠的奇异结果 365

17.1对易关系 365

17.2施特恩-格拉赫实验 367

17.3海森伯测不准原理 370

17.4（补充材料）标准差表达的海森伯测不准原理 373

17.5（补充材料）三维势箱中粒子的想象实验 376

17.6（补充材料）纠缠态、远程传输与量子计算机 378

18分子振动与转动的量子力学模型 387

18.1用于量子力学谐振子的薛定谔方程求解 387

18.2用于二维转动的薛定谔方程求解 392

18.3用于三维转动的薛定谔方程求解 395

18.4角动量的量子化 397

18.5球形谐函数 399

18.6（选读综述）经典谐振子 402

18.7（选读综述）角平动与经典刚性转子 406

18.8（补充材料）空间量子化 407

19双原子分子的振动与转动谱 413

19.1谱学引论 413

19.2吸收、自发发射与受激发射 415

19.3振动谱引论 417

19.4选律起源 420

19.5红外吸收光谱 422

19.6转动光谱 425

19.7（补充材料）傅里叶变换红外光谱 430

19.8（补充材料）拉曼光谱 432

19.9（补充材料）态间跃迁速率是如何依赖频率的？ 434

20氢原子 445

20.1薛定谔方程的公式化 445

20.2氢原子的薛定谔方程求解 446

20.3总能量的本征值与本征函数 447

20.4氢原子轨道 453

20.5径向几率分布函数 455

20.6原子壳层模型的有效性 459

21多电子原子 463

21.1氦：最小的多电子原子 463

21.2引入电子自旋 465

21.3波函数必须反映电子的不可区分性 466

21.4利用变分法求解薛定谔方程 470

21.5哈特里-福克自洽场方法 472

21.6根据哈特里-福克计算来理解周期表中的趋势 479

22多电子原子的量子态与原子光谱 487

22.1好的量子数、谱项、能级与态 488

22.2组态的能量依赖于轨道和自旋角动量 489

22.3旋-轨耦合将谱项分解为能级 496

22.4原子光谱要素 497

22.5基于原子光谱的分析技术 500

22.6多普勒效应 502

22.7氦-氖激光器 503

22.8激光同位素分离 507

22.9俄歇电子与X射线光电子能谱 508

22.10激发态的选择化学：O（3P）与O（1D） 511

22.11（补充材料）配对和未配对电子自旋的组态能量不同 511

23双原子分子的化学键 517

23.1最简单的单电子分子：H+2 517

23.2基态H+2的分子波函数 519

23.3 H+2分子波函数？g和？u的对应能量 520

23.4 H+2分子波函数？g和？?u的细察 523

23.5原子轨道结合为分子轨道 526

23.6同核双原子分子的分子轨道 530

23.7多电子分子的电子结构 534

23.8键级、键能与键长 537

23.9异核双原子分子 539

23.10分子静电势 540

24多原子分子的分子结构与能级 547

24.1路易斯结构与VSPER模型 547

24.2利用杂化来描述甲烷、乙烯和乙炔的局域键 550

24.3构建非等价配体的杂化轨道 553

24.4利用杂化来描述化学键 556

24.5用定性分子轨道理论来预测分子结构 558

24.6局域和离域键合模型如何不同？ 561

24.7共轭与芳香分子的定性分子轨道理论：休克尔模型 563

24.8从分子到固体 568

24.9室温下将半导体变为导体 570

25电子能谱 575

25.1电子跃迁能量 575

25.2分子项符号 576

25.3双原子分子电子态间跃迁 579

25.4双原子分子电子态间跃迁的振动精细结构 580

25.5多原子分子的紫外-可见光吸收 582

25.6基态和激发态间的跃迁 584

25.7单线态-单线态跃迁：吸收与荧光 585

25.8系间窜越与磷光 587

25.9荧光光谱与分析化学 588

25.10紫外光电子能谱 589

25.11单分子谱 591

25.12荧光共振能量转移（FRET） 593

25.13线性与圆二色性 597

25.14（补充材料）双原子分子的项的+和-符号归属 599

26计算化学 603

26.1计算化学的希望 603

26.2势能面 604

26.3哈特里-福克分子轨道理论：薛定谔方程的直接派生 608

26.4有限哈特里-福克模型的性质 610

26.5理论模型与理论模型化学 615

26.6超越哈特里-福克理论 616

26.7高斯基底函数 621

26.8理论模型的选择 624

26.9图形模型 637

26.10结论 645

27分子对称性 659

27.1对称元素、对称操作与点群 659

27.2分子的点群归属 661

27.3水分子与C2v点群 663

27.4对称算符表示、表示基与特征表 668

27.5表示的维度 670

27.6用C2v表示来构建H2O分子轨道 674

27.7分子振动的简正模式对称性 676

27.8选律与红外及拉曼活性 680

27.9（补充材料）用投影算符法来生成不可约表示基的MOs 681

28核磁共振谱 687

28.1内禀原子核角动量与磁矩 687

28.2磁场中非零核自旋的原子核的能量 689

28.3孤立原子的化学位移 691

28.4嵌在分子中的原子的化学位移 692

28.5邻位基团的电负性与化学位移 693

28.6邻位基团的磁场与化学位移 694

28.7自旋-自旋耦合引起NMR峰的多重裂分 695

28.8两个以上自旋耦合时的多重裂分 700

28.9 NMR谱的峰宽 702

28.10固态NMR 704

28.11 NMR成像 704

28.12（补充材料）实验室中的NMR实验与旋转坐标 706

28.13（补充材料）傅里叶变换NMR谱 708

28.14（补充材料）二维NMR 712

29概率 719

29.1为何用概率？ 719

29.2基本的概率理论 720

29.3斯特灵近似 728

29.4概率分布函数 729

29.5离散和连续变量的概率分布 731

29.6分布函数的表征 734

30波尔兹曼分布 743

30.1微观态与构型 743

30.2波尔兹曼分布的偏差 749

30.3波尔兹曼分布的主导 754

30.4波尔兹曼分布定律的物理含义 756

30.5 β的定义 757

31系综与分子配分函数 765

31.1正则系综 765

31.2 Q与理想气体q的关联 767

31.3分子能级 769

31.4平动配分函数 769

31.5转动配分函数：双原子 772

31.6转动配分函数：多原子 780

31.7振动配分函数 781

31.8能量均分定理 787

31.9电子配分函数 788

31.10综述 791

32统计热力学 797

32.1能量 797

32.2能量与分子能量自由度 801

32.3热容 806

32.4熵 810

32.5余熵 815

32.6其它热力学函数 816

32.7化学平衡 820

33气体运动论 829

33.1气体移动的运动理论与压力 829

33.2一维速率分布 832

33.3分子速度的麦克斯韦分布 836

33.4速度分布的对比值：Vave、 Vmp和Vrms 838

33.5气体泄漏 840

33.6分子碰撞 842

33.7平均自由程 846

34输运现象 851

34.1什么是输运？ 851

34.2传质：扩散 853

34.3浓度梯度的时间演化 856

34.4（补充材料）扩散的统计观 858

34.5热导 860

34.6气体粘度 864

34.7粘度测量 866

34.8液体中的扩散与液体粘度 868

34.9（补充材料）沉降与离心 870

34.10离子传导 873

35基础化学动力学 883

35.1动力学引论 884

35.2反应速率 885

35.3速率定律 886

35.4反应机理 892

35.5速率定律的积分表达式 893

35.6（补充材料）数值法 897

35.7串联一级反应 899

35.8平行反应 904

35.9速率常数的温度依赖性 906

35.10可逆反应与平衡 908

35.11（补充材料）扰动-弛豫法 911

35.12（补充材料）水的自电离：一个T-跳跃的例子 913

35.13势能面 914

35.14扩散控制的反应 916

35.15 活化络活物理论 918

36复杂反应机理 929

36.1反应机理与速率定律 929

36.2预平衡近似 931

36.3林德曼机理 933

36.4催化 935

36.5自由基链式反应 946

36.6自由基链式聚合 949

36.7爆炸 950

36.8光化学 925

36.9电子转移 963

附录A数学补充 977

附录B数据表 999

附录C点群特征表 1017

附录D部分章尾习题答案 1027

索引 1043