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绪论 1

0.1 物理化学的任务和内容 1

0.2 物理化学的研究方法 2

0.3 物理化学课程的特点及学习方法 2

0.4 气体的性质 3

0.4.1 理想气体 3

0.4.2 摩尔气体常量 3

0.4.3 混合理想气体 4

0.4.4 实际气体与范德华方程 5

阅读材料物理化学与诺贝尔奖 7

习题 8

第1章 热力学第一定律和热化学 10

1.1 热力学概论 10

1.1.1 热力学研究对象和内容 10

1.1.2 热力学的方法与局限性 10

1.1.3 热力学基本概念 10

1.2 准静态过程与可逆过程 14

1.2.1 功与过程 14

1.2.2 准静态过程 15

1.2.3 可逆过程 16

1.3 热力学第一定律 17

1.3.1 热力学第一定律的经验叙述 17

1.3.2 热力学能 17

1.3.3 热力学第一定律的数学表达式 18

1.4 焓 18

1.4.1 等容热 18

1.4.2 等压热 18

1.5 热容 19

1.5.1 热容的概念 19

1.5.2 等容热容 20

1.5.3 等压热容 20

1.5.4 热容与温度的关系 20

1.6 热力学第一定律对理想气体的应用 21

1.6.1 焦耳实验 21

1.6.2 理想气体的Cp与Cv的关系 22

1.6.3 理想气体的等温过程 23

1.6.4 理想气体的绝热过程 23

1.7 相变焓 26

1.7.1 相变焓 26

1.7.2 相变焓与温度的关系 27

1.8 化学反应热 28

1.8.1 等容反应热与等压反应热 28

1.8.2 热化学方程式 29

1.8.3 赫斯定律 30

1.9 几种热效应 30

1.9.1 生成焓 30

1.9.2 燃烧焓 31

1.9.3 溶解焓 32

1.10 反应焓与温度的关系——基尔霍夫定律 33

阅读材料 测定化学反应热效应的方法和技术——现代热量计 34

本章小结 36

思考题 37

习题 37

第2章 热力学第二定律 41

2.1 热力学第二定律 41

2.1.1 自发过程的共同特征 41

2.1.2 热力学第二定律的经验叙述 41

2.2 熵与熵增原理 41

2.2.1 热机效率 41

2.2.2 卡诺循环 42

2.2.3 卡诺定理 43

2.2.4 可逆循环过程与可逆过程的热温商 44

2.2.5 不可逆循环过程与不可逆过程的热温商 46

2.2.6 熵增原理 47

2.3 熵变的计算 48

2.3.1 理想气体单纯pVT变化过程 48

2.3.2 理想气体混合过程 50

2.3.3 相变过程 51

2.3.4 化学反应过程的熵变 52

2.4 亥姆霍兹函数与吉布斯函数 53

2.4.1 亥姆霍兹函数 53

2.4.2 吉布斯函数 54

2.4.3 吉布斯函数变的计算 55

2.5 热力学基本方程 58

2.5.1 热力学基本方程 58

2.5.2 麦克斯韦关系式 58

阅读材料热能的综合利用与热泵原理介绍 59

本章小结 60

思考题 60

习题 61

第3章 多组分系统热力学 63

3.1 偏摩尔量 63

3.1.1 偏摩尔量的定义 63

3.1.2 偏摩尔量的集合公式 64

3.1.3 吉布斯-杜安公式 64

3.2 化学势 65

3.2.1 化学势的定义 65

3.2.2 化学势与温度、压力的关系 66

3.2.3 化学势判据 66

3.3 物质的化学势 67

3.3.1 气体的化学势 67

3.3.2 稀溶液中的两个经验定律 68

3.3.3 溶液的化学势 69

3.4 稀溶液的依数性 71

3.4.1 蒸气压下降 71

3.4.2 凝固点降低 71

3.4.3 沸点升高 73

3.4.4 渗透压 73

阅读材料 反渗透技术的应用 74

本章小结 75

思考题 76

习题 76

第4章 化学平衡 78

4.1 化学反应的方向和限度 78

4.1.1 化学反应进度和反应吉布斯函数变 78

4.1.2 化学反应的平衡条件 79

4.2 化学反应等温式和平衡常数 80

4.2.1 化学反应的等温方程式 80

4.2.2 均相反应的标准平衡常数 80

4.2.3 非均相化学反应的标准平衡常数 82

4.3 反应平衡常数的求算 82

4.3.1 平衡常数的直接测定 82

4.3.2 平衡常数的间接计算 83

4.3.3 平衡常数计算实例 85

4.4 外界因素对化学平衡的影响 85

4.4.1 温度对化学平衡的影响 85

4.4.2 压力对化学平衡的影响 87

阅读材料生物体内的化学平衡简介 87

本章小结 88

思考题 89

习题 89

第5章 相平衡 91

5.1 相律 91

5.1.1 相、组分数和自由度 91

5.1.2 相律的推导 93

5.2 单组分系统的相图 94

5.2.1 单组分系统相图的理论基础 94

5.2.2 相图实例 95

5.3 二组分系统 96

5.3.1 完全互溶的双液系 97

5.3.2 部分互溶的双液系 102

5.3.3 完全不互溶的双液系 103

5.3.4 固相完全不互溶的二组分固-液系统 104

阅读材料超临界流体及应用 105

本章小结 106

思考题 107

习题 107

第6章 电化学 109

6.1 电化学的基本概念和法拉第定律 109

6.1.1 基本概念 109

6.1.2 法拉第定律 110

6.2 离子的电迁移和迁移数 111

6.2.1 离子的电迁移 111

6.2.2 离子迁移数 111

6.3 电导及其应用 112

6.3.1 电导、电导率及摩尔电导率 112

6.3.2 电导率、摩尔电导率与浓度的关系 113

6.3.3 电导的测定及其应用 116

6.4 可逆电池和可逆电极 119

6.4.1 可逆电池 119

6.4.2 可逆电池的书写方法 120

6.4.3 可逆电极的类型和电极反应 120

6.5 可逆电池的热力学 121

6.5.1 可逆电池电动势E 121

6.5.2 从标准电动势E？求反应的标准平衡常数K？ 122

6.5.3 从电动势E及其温度系数求反应的△rSm和△rHm 123

6.5.4 可逆电池反应过程的可逆热 123

6.6 电极电势和电池的电动势 124

6.6.1 标准氢电极和电极电势 124

6.6.2 电池电动势的计算 127

6.7 可逆电池电动势的测量及应用 127

6.7.1 对消法测定电池电动势 127

6.7.2 电动势测定的应用 128

阅读材料电化学传感器 129

本章小结 131

思考题 132

习题 132

第7章 化学动力学 134

7.1 基本概念 134

7.1.1 化学反应速率 134

7.1.2 基元反应和复杂反应 135

7.1.3 化学反应速率方程和速率常数 135

7.1.4 基元反应的速率方程和反应分子数 135

7.1.5 非基元反应的速率方程和反应级数 136

7.2 具有简单级数反应的特点 136

7.2.1 零级反应 137

7.2.2 一级反应 137

7.2.3 二级反应 139

7.2.4 反应级数的确定 141

7.3 温度对反应速率的影响 143

7.3.1 范特霍夫近似规则 144

7.3.2 阿伦尼乌斯公式 144

7.3.3 活化能 145

7.4 几种典型的复杂反应 145

7.4.1 对峙反应 146

7.4.2 平行反应 147

7.4.3 连续反应 148

7.4.4 链反应 149

7.4.5 复杂反应速率的近似处理方法 149

7.5 催化剂对反应速率的影响 152

7.5.1 催化剂和催化作用 152

7.5.2 酶催化反应的特征 153

7.6 光化学反应 154

7.6.1 光化学基本定律 154

7.6.2 光化学反应的基本特点 155

阅读材料药物代谢动力学简介 156

本章小结 157

思考题 158

习题 159

第8章 表面现象 162

8.1 表面吉布斯函数和表面张力 162

8.1.1 比表面 162

8.1.2 表面吉布斯函数 162

8.1.3 表面张力 163

8.2 弯曲液面的特性 163

8.2.1 弯曲表面上的附加压力 163

8.2.2 杨-拉普拉斯公式 164

8.2.3 弯曲表面上的蒸气压 164

8.3 润湿作用 165

8.3.1 润湿现象 165

8.3.2 接触角与润湿作用 166

8.4 溶液表面的吸附 167

8.4.1 溶液表面吸附现象 167

8.4.2 吉布斯吸附等温式 168

8.5 表面活性剂及其作用 168

8.5.1 表面活性剂的结构与分类 168

8.5.2 表面活性剂的HLB值 169

8.5.3 胶束和临界胶束浓度 169

8.5.4 表面活性剂的作用 170

8.6 固体表面的吸附 171

8.6.1 吸附作用 171

8.6.2 物理吸附和化学吸附 171

8.6.3 气-固表面吸附 171

8.6.4 固体在溶液中的吸附 176

阅读材料 荷叶效应与超疏水材料 177

本章小结 178

思考题 178

习题 179

参考文献 181

附录 182