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目录 1

绪论 1

第1章 化学热力学基础 生命运动中的能量代谢 4

1.1 热力学基本概念和术语 4

1.1.1 系统和环境 4

1.1.2 状态和状态函数 5

1.1.3 过程和途径 6

1.1.4 状态函数法 7

1.2 热力学第一定律 7

1.2.1 热力学第一定律的文字叙述 7

1.2.2 热力学（内）能 8

1.2.3 热和功 8

1.3 恒容热、恒压热和焓 12

1.3.1 恒容热 12

1.3.3 Qp与Qv的关系 13

1.3.2 恒压热 13

1.3.4 热力学标准状态 14

1.3.5 热容 14

1.4 标准生成焓和标准燃烧焓 14

1.4.1 热化学方程式 14

1.4.2 盖斯定律 15

1.4.3 标准摩尔生成焓 15

1.4.4 标准摩尔燃烧焓 16

1.5 生命运动中的能量代谢 17

习题 18

第2章 化学反应的方向 20

2.1 过程的方向性 20

2.1.1 可能发生过程（自发过程）和可逆过程 20

2.1.2 热力学第二定律的表达形式 22

2.2 熵和熵增原理 23

2.3.1 单纯p、V、T变化过程的熵变 24

2.3 熵变的计算 24

2.3.2 理想气体恒温恒压混合过程的熵变——混合熵△minS 26

2.3.3 绝热过程的熵变△S 27

2.3.4 纯物质变化时的熵变 27

2.4 热力学第三定律 29

2.4.1 热力学第三定律 29

2.4.2 规定熵和标准熵 29

2.4.3 由标准摩尔熵计算化学反应的标准摩尔反应熵变 29

2.5 亥姆霍兹函数和吉布斯函数 30

2.5.1 亥姆霍兹函数 30

2.5.2 吉布斯函数 31

2.6 化学反应中的热力学函数变化 32

2.6.1 标准摩尔反应焓变△rH？和标准摩尔反应熵变△rS？ 32

2.6.2 标准摩尔反应吉布斯函数变△rG？ 33

2.7 能量的有效利用 33

习题 34

第3章 化学反应的限度——化学平衡 36

3.1 化学反应平衡的条件 36

3.1.1 化学反应的方向和限度 36

3.1.2 化学反应的标准摩尔吉布斯自由能［变］ 36

3.1.3 化学反应的平衡条件 37

3.2 化学反应平衡常数 37

3.2.1 理想气体反应的定温方程 37

3.2.2 理想气体反应的标准平衡常数 38

3.2.3 化学反应标准平衡常数与温度的关系 39

3.3 标准摩尔生成吉布斯自由能 40

3.3.1 利用△rH？和△rS？计算△rG？ 40

3.3.2 利用标准摩尔生成吉布斯自由能△fG？（B,T）计算△rG？（T） 41

3.4 化学合成中的化学平衡 42

3.4.1 真实气体反应的平衡 42

3.4.2 液态混合物中反应的化学平衡 44

习题 45

3.4.3 溶液中反应的化学平衡 45

第4章 化学中的均相体系——溶液 生命中的水和电解质平衡 48

4.1 溶液的通性 48

4.1.1 溶液的分类 48

4.1.2 稀溶液的依数性 48

4.2 水溶液中的离子平衡 53

4.2.1 酸碱理论 53

4.2.2 酸碱溶液中氢离子浓度的计算 55

4.2.3 缓冲溶液 59

4.3 电解质溶液的导电 62

4.3.1 电解质溶液的导电机理和法拉第定律 62

4.3.2 离子的迁移数 64

4.3.3 电导、电导率和摩尔电导率 66

4.3.4 离子独立移动定律 69

4.4.1 离子氛、活度和活度因子 70

4.3.5 电导率与摩尔电导率的应用 70

4.4 强电解质溶液 70

4.4.2 离子强度和德拜-休克尔极限公式 73

4.5 生命中的水和电解质平衡 75

4.5.1 血液的pH值 75

4.5.2 体液中的一些离子平衡 76

习题 77

第5章 多相体系 现代分离技术简介 79

5.1 相律 79

5.1.1 基本概念 79

5.1.2 相律及热力学推导 81

5.2 单组分体系相图 82

5.2.1 单组分体系的相律 82

5.2.2 水的相图 83

5.3.2 理想液态混合物 84

5.3 二组分体系相图 84

5.3.1 二组分体系的相律 84

5.3.3 杠杆规则 86

5.3.4 蒸馏（或精馏）原理 87

5.3.5 非理想液态混合物 88

5.3.6 部分互溶的双液系 90

5.3.7 不互溶的双液系——水蒸气蒸馏 91

5.3.8 二组分固-液体系相图 92

5.4 难溶电解质的沉淀-溶解平衡 97

5.4.1 溶度积 98

5.4.2 溶度积规则 98

5.4.3 同离子效应和盐效应 98

5.4.4 分步沉淀和沉淀的转化 99

5.5 现代分离技术简介 99

5.5.1 固体膜分离技术简介 99

5.5.3 泡沫分离技术 101

5.5.2 液膜及气膜分离技术 101

5.5.4 超临界流体萃取 102

5.5.5 色谱分离技术 103

5.5.6 高梯度磁分离技术 104

习题 104

第6章 化学动力学 自由基理论简介 107

6.1 化学反应速率 107

6.1.1 化学动力学研究的内容 107

6.1.2 化学反应速率 107

6.1.3 反应速率方程 108

6.2 基元反应及质量作用定律 110

6.2.1 反应机理与基元反应 110

6.2.2 基元反应的质量作用定律 110

6.3 具有简单级数的化学反应 110

6.3.1 一级反应 110

6.3.2 二级反应 111

6.3.3 零级反应 113

6.3.4 n级反应 114

6.4 温度对速率的影响 114

6.4.1 范特霍夫规则 115

6.4.2 阿仑尼乌斯方程 115

6.4.3 指前因子k0 115

6.4.4 阿仑尼乌斯活化能 116

6.5 复合反应 117

6.5.1 平行反应 117

6.5.2 对行反应 118

6.5.3 连串反应 119

6.5.4 复合反应的反应速率方程的近似处理法 120

6.5.5 复合或复杂反应的表观活化能 121

6.6.3 催化作用的基本特征 122

6.6.2 催化作用的分类 122

6.6.1 催化剂的定义 122

6.6 催化作用 122

6.6.4 催化剂的类型与组成 124

6.7 影响多相反应速率的因素 125

6.7.1 影响多相反应速率的因素 125

6.7.2 多相催化反应的基本步骤 125

6.8 自由基理论简介 126

6.8.1 直链反应的特征 126

6.8.2 直链反应的速率方程 127

6.8.3 支链反应与爆炸界限 127

习题 128

第7章 电化学 现代分析技术中的电极传感器 131

7.1 原电池 131

7.1.1 电化学中的一些重要概念 131

7.1.2 原电池中的电极反应与电池反应 131

7.1.4 原电池电动势 132

7.1.3 原电池的分类 132

7.1.6 能斯特方程 133

7.1.5 可逆电池 133

7.2 电极电势 134

7.2.1 标准电极电势 134

7.2.2 电极反应的能斯特方程 134

7.3 电极的种类 136

7.3.1 金属-金属离子电极 137

7.3.2 铂-非金属-非金属离子电极 137

7.3.3 金属-金属微溶盐-微溶盐负离子电极 137

7.3.4 氧化还原电极 138

7.3.5 离子选择性电极 138

7.3.6 标准电池 138

7.4.1 测定反应的标准平衡常数 139

7.4.2 测定离子平均活度系数 139

7.4 电极电势的应用 139

7.4.3 测定溶液的pH值 140

7.4.4 测定难溶盐的溶度积 140

7.4.5 判断反应方向 141

7.5 逆电池的热力学 141

7.5.1 热力学函数的计算 141

7.5.2 举例 142

7.6 现代分析技术中的电极传感器 142

7.6.1 传感器的定义和功能 142

7.6.2 化学传感器 142

习题 143

第8章 表面化学 纳米技术简介 146

8.1 表面张力 146

8.1.1 表面吉布斯自由能 147

8.1.2 影响表面张力的因素 147

8.2.1 润湿现象的类型 148

8.2 润湿现象 148

8.2.2 接触角与杨氏方程 150

8.3 表面张力对物质性质的影响 150

8.3.1 弯曲表面下的附加压力 150

8.3.2 弯曲表面上的蒸气压——开尔文公式 153

8.3.3 溶液的表面吸附——吉布斯吸附等温式 156

8.4 气体在固体表面的吸附 157

8.4.1 气体在固体表面吸附的本质 157

8.4.2 物理吸附和化学吸附 157

8.4.3 吸附等温线 158

8.4.4 吸附等温方程 159

8.4.5 固体吸附的应用 161

8.5 纳米技术简介 161

8.5.1 纳米材料 162

8.5.2 纳米技术的应用 162

习题 163

第9章 胶体化学 土壤污染与防治 165

9.1 胶体分散系统 165

9.2 胶体的制备及净化 166

9.2.1 胶体的制备 166

9.2.2 溶胶的净化 167

9.3 胶体的动力学性质 167

9.3.1 布朗运动 168

9.3.2 扩散 169

9.3.3 沉降与沉降平衡 169

9.4 胶体的光学性质 170

9.4.1 丁达尔效应 170

9.4.2 雷利公式 171

9.4.3 超显微镜与粒子大小的近似测定 171

9.5 胶体的电学性质 172

9.5.1 电动现象 172

9.5.2 扩散双电层理论 173

9.6 溶胶的胶团结构 176

9.7 胶体溶液的稳定性 177

9.7.1 胶体溶液的稳定性 177

9.7.2 溶胶稳定的DLVO理论 177

9.7.3 影响聚沉作用的因素 178

9.8 高分子溶液 178

9.8.1 高分子溶液的渗透压与唐南平衡 179

9.8.2 高分子溶液的黏度 181

9.9 土壤污染与防治 182

9.9.1 土壤的组成 182

9.9.2 土壤胶体的性质 184

9.9.3 土壤污染源和污染物 185

9.9.4 土壤的污染防治 186

习题 187

10.1.1 金属的分类 188

第10章 元素化学 功能新材料 188

10.1 金属元素 188

10.1.2 周期系中的金属元素 189

10.1.3 金属和合金材料 194

10.2 非金属元素 196

10.2.1 非金属单质 196

10.2.2 无机化合物 198

10.3 功能新材料简介 201

10.3.1 形态记忆合金 201

10.3.2 贮氢合金 202

10.3.3 半导体材料 202

10.3.4 超导材料 202

10.3.5 功能陶瓷 203

习题 204

参考文献 206