物理化学 第2版PDF电子书下载

第一章 量子力学基础 1

（一）旧量子论 3

1-1 量子论的诞生 3

（二）波粒二象性 6

（三）不确定关系 9

（一）波函数及其性质 11

1-2 实物粒子运动状态——波函数 11

（二）态叠加原理及其应用 13

（一）算符理论初步 14

1-3 波函数的求解 14

（二）量子力学的基本假定 16

（三）微观粒子的运动规律——薛定谔方程 17

1-4 简单体系 18

（一）势箱中的粒子 19

（二）简谐振子 22

（三）刚性转子 24

习题 28

附录Ⅰ 线性谐振子方程的解 30

附录Ⅱ 刚性转子方程（即角动量本征方程）的解 31

第二章 原子结构和原子光谱 37

（一）方程的建立 39

2-1 单电子原子的薛定谔方程及其解 39

（二）方程的一般解 40

（三）解的讨论 43

（四）轨道的空间分布 47

（一）多电子原子的薛定谔方程及原子单位 54

2-2 多电子原子的薛定谔方程及其解 54

（二）单电子独立模型与轨道近似 55

（三）中心力场近似 56

（四）屏蔽模型 57

（五）自洽场方法 60

2-3 电子自旋和核外电子排布规则 61

（一）电子自旋 62

（二）全同粒子和保里原理 64

（三）核外电子排布规则 68

（一）多电子原子状态 72

2-4 原子状态和原子光谱项 72

（二）原子光谱项 74

（三）原子光谱 78

习题 86

附录 R（r）方程的解 89

第三章 共价键理论和双原子分子结构 93

（一）价键理论对？分子的处理 95

3-1 价键理论 95

（二）解的讨论 100

（三）价键理论的要点和应用 104

（四）杂化轨道理论 105

（一）分子轨道理论对？的处理 112

3-2 分子轨道理论 112

（二）解的讨论 114

（三）分子轨道理论的要点 118

（四）分子轨道理论和价键理论的比较 123

3-3 双原子分子结构 124

（一）分子轨道的符号和能级 125

（二）同核双原子分子结构 127

（三）异核双原子分子结构 129

（四）双原子分子光谱项 131

习题 134

第四章 分子对称性和点群 137

（一）对称元素和对称操作的种类 139

4-1 对称元素和对称操作 139

（二）对称操作的乘法表 140

（三）对称操作组合的若干规则 141

（一）群的基础知识 142

4-2 分子点群 142

（二）分子点群及分类 144

（二）分子所属点群的判断方法 147

（四）分子的对称性和物理性质 149

（一）对称操作的矩阵表示 150

4-3 群表示理论 150

（二）表示和特征标 152

（三）不可约表示的性质 155

（一）能量本征函数是不可约表示的基 157

4-4 群论在化学中的应用 157

（二）对称性匹配群轨道 158

（三）投影算符及其应用 159

（四）直积和非零矩阵元的检验 162

习题 164

第五章 多原子分子结构 167

（一）离域分子轨道 169

5-1 饱和多原子分子结构 169

（二）定域轨道理论 172

（三）离域轨道和定域轨道关系 174

5-2 共轭分子结构 175

（一）休克尔分子轨道法 176

（二）HMO应用实例 177

（二）共轭直链多烯和共轭环多烯 179

（四）杂化原子和无机共轭分子 180

（一）缺电子分子和多中心键 182

5-3 缺电子分子和原子簇结构 182

（五）共轭大π键的类型 182

（二）硼烷（碳硼烷）的结构规则 186

（二）原子簇化合物及其分类 186

（四）多面体碳原子簇结构规则 190

（五）过渡金属原子簇化合物结构规则 192

5-4 配位化合物结构 193

（一）晶体场理论 194

（二）分子轨道理论 200

（二）σ-π配键与有关的配位化合物 204

（一）Ab initio方法 206

5-5 量子化学计算方法和分子性质的计算 206

（二）DFT方法 208

（二）分子性质的计算 209

习题 213

第六章 分子间相互作用 217

（三）色散力 219

（二）诱导力 219

6-1 分子间作用力 219

（一）静电力 219

（四）分子间作用能 220

（五）分子间势能函数与范德华半径 221

6-2 气体中的分子间相互作用 223

（一）实际气体和范德华方程 224

（二）临界点和超临界现象 226

（三）对比态原理 227

（一）液体结构特征和径向分布函数J（R） 228

6-3 液体中的分子间相互作用 228

（二）J（R）的测定和计算 230

（三）氢键和疏水作用 233

6-4 超分子结构化学及分子组装 234

（二）分子识别和超分子自组装 235

（一）形成稳定超分子的因素 235

习题 239

第七章 固态 241

（一）周期性和点阵 243

7-1 晶体结构周期性 243

（二）点阵单位和晶胞 244

（三）晶面表示方法 246

（一）晶体中的对称元素 247

7-2 晶体结构对称性 247

（二）晶系和14种空间点阵 250

（三）晶体的宏观对称性和32点群 252

7-3 金属晶体 254

（四）晶体的微观对称性和230空间群 254

（一）三种典型金属单质结构 255

（二）金属原子半径 259

（三）合金结构 259

（四）能带理论 260

（一）几种典型的离子晶体结构 266

7-4 离子晶体 266

（二）点阵能 268

（三）离子半径和离子极化 272

（四）泡林规则和复杂离子化合物结构 273

7-5 共价晶体和其他键型晶体 276

（一）共价晶体——金刚石 277

（二）混合键型晶体——石墨 278

（三）氢键型晶体——冰 279

（四）分子晶体——干冰 280

（一）晶体缺陷 281

7-6 实际固体 281

（二）非晶态 282

习题 285

第八章 微观结构测定的基本原理（1）——分子光谱 289

8-1 概论 291

（一）刚性转子模型 294

8-2 转动光谱 294

（二）非刚性转子模型 296

（三）多原子分子转动光谱 298

（一）谐振子模型 300

8-3 振动光谱 300

（二）非谐振子模型 301

（三）振动光谱的精细结构（振转光谱） 305

（四）多原子分子振动模式 306

8-4 电子光谱 310

（一）电子能级和电子光谱选律 311

（二）电子光谱的精细结构（电子振动光谱） 312

（三）富兰克-康登原理 313

（四）多原子分子电子光谱 314

（一）拉曼散射和拉曼光谱选律 315

8-5 拉曼光谱 315

（二）转动和振动拉曼光谱 316

习题 319

第九章 微观结构测定的基本原理（2）——磁共振及其他 323

（一）核磁矩及与外磁场的相互作用 325

9-1 核磁共振 325

（二）核磁共振现象 327

（三）化学位移 328

（四）核的自旋-自旋耦合 333

（一）分子的磁性及与外磁场的相互作用 334

9-2 顺磁共振 334

（二）顺磁共振现象 335

（三）g因子和超精细结构 336

（一）电子能谱概述 339

9-3 电子能谱 339

（二）紫外光电子能谱 341

（三）X射线光电子能谱 345

（四）俄歇电子能谱 348

9-4 X射线衍射 350

（一）晶体对X射线的衍射 351

（二）衍射方向 353

（三）衍射强度 355

（四）X射线的衍射谱 358

（一）电子衍射 362

9-5 电子和中子衍射 362

（二）电子衍射测定气体分子的几何结构 363

（三）低能电子衍射在表面分析中的应用 364

习题 366

（四）中子衍射 366

第十章 统计热力学基础 371

（一）概率 373

10-1 基本概念 373

（二）宏观态和微观态 374

（三）热力学概率和熵 376

（一）麦克斯韦-玻耳兹曼统计法 378

10-2 麦克斯韦-玻耳兹曼统计 378

（四）量子态能级和简并度 378

（二）麦克斯韦-玻耳兹曼分布定律 379

（一）配分函数的物理意义 384

10-3 分子配分函数 384

（二）分子配分函数与内能 385

（一）系综的概念 387

10-4 正则系综及配分函数 387

（二）正则分布与分子配分函数 388

10-5 配分函数的计算 389

（三）独立等同可辨和不可辨粒子体系 389

（一）平动配分函数 390

（二）转动配分函数 391

（三）振动配分函数 394

（四）电子配分函数 396

（六）粒子的全配分函数 398

（五）核配分函数 398

（一）玻色-爱因斯坦统计法 399

10-6 量子统计 399

（二）费米-狄拉克统计法 400

（三）金属中自由电子的热容 401

习题 402

第十一章 热力学第一定律和热化学 405

（一）热力学常用的一些基本概念 407

11-1 热力学第一定律 407

（二）热力学第一定律的表述 409

（三）内能U的概念 410

（五）热力学第一定律的统计解释 411

（四）功W和热量Q 411

（六）功的计算和可逆过程 412

（一）焓的概念 416

11-2 焓和热容 416

（二）热容的概念 417

（三）理想气体的热容 418

（四）气体热容与温度的关系 420

11-3 理想气体的热力学过程 421

（五）等压热容和等容热容的关系 421

（一）焦耳实验 422

（二）绝热过程 423

（三）理想气体的卡诺循环 426

（一）焦耳-汤姆逊实验 429

11-4 焦耳-汤姆逊效应 429

（二）焦耳-汤姆逊系数 430

（一）热化学方程式和标准态 432

11-5 化学反应的热效应 432

（二）反应进度 433

（三）恒压反应热和恒容反应热及其相互关系 434

（四）盖斯定律 435

（五）反应焓变与温度的关系 436

（一）燃烧焓 437

11-6 几种重要的焓变计算 437

（二）生成焓 438

（三）溶解焓和稀释焓 441

（四）从键焓估算反应焓变和生成焓 442

习题 446

第十二章 热力学第二定律和热力学第三定律 453

（二）自然过程的共同特点 455

（一）热力学第二定律解决什么问题 455

12-1 热力学第二定律的引出 455

（一）熵的引出 457

12-2 过程方向性的判据——熵函数 457

（二）克劳修斯不等式和熵增加原理 459

（三）熵和热力学第二定律的统计解释 461

12-3 热力学第三定律 462

（一）热力学第三定律的引出及表述 463

（二）热力学第三定律的实验验证 465

（三）热力学第三定律的统计解释 466

12-4 熵变的计算 468

（一）恒温过程的熵变 469

（二）变温过程的熵变 471

（三）相变过程的熵变 473

（四）标准熵的计算 474

（五）化学反应的熵变 476

（一）亥姆霍兹自由能及等温等容过程方向的判断 478

12-5 吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能 478

（二）吉布斯自由能及等温等压过程方向的判断 480

（三）吉布斯和亥姆霍兹自由能的统计热力学计算 482

（四）吉布斯自由能的计算 483

（一）热力学的四个基本关系式 487

12-6 热力学函数间的关系及其应用 487

（二）麦克斯韦关系式 488

（三）麦克斯韦关系式的应用 489

（四）在纯物质两相平衡的应用 494

（一）化学势概念的引出 498

12-7 化学势 498

（二）化学势与温度和压力的关系 500

（三）化学势在相变和化学反应中的应用 501

（四）气体化学势 502

习题 510

第三章 溶液体系热力学 517

（一）偏摩尔量定义 519

13-1 偏摩尔量 519

（二）偏摩尔量的基本公式 521

（一）理想溶液的经验定义和分子图像 524

13-2 理想溶液及其性质 524

（二）理想溶液的热力学定义 525

（三）理想溶液的性质 526

（一）稀溶液的经验定义和分子图像 529

13-3 稀溶液及其性质 529

（二）稀溶液的热力学定义 530

（三）稀溶液的依数性 532

（一）实际溶液及其化学势表达式 539

13-4 实际溶液和活度 539

（二）活度的测定 544

（三）超额函数 547

习题 550

第十四章 化学平衡体系热力学 555

14-1 化学反应的自由能降低原理 557

（一）均相化学反应 559

14-2 化学反应等温式和平衡常数 559

（二）非均相化学反应 562

（一）平衡常数的表达方式 565

14-3 反应平衡常数的计算和测定方法 565

（二）平衡常数的测定和计算 568

（三）平衡转化率和平衡组成计算 569

（一）能量零点的选择 570

14-4 理想气体反应平衡常数的统计热力学计算 570

（二）自由能函数的计算和应用举例 571

（三）从配分函数直接计算平衡常数 573

（一）平衡常数与温度的关系 575

14-5 平衡常数与温度和压力的关系 575

（二）平衡常数与压力的关系 578

（一）常压气相反应 580

14-6 气相反应条件分析 580

（二）高压气相反应 583

（一）液相反应 585

14-7 液相反应和复杂反应条件分析 585

（二）复杂反应 588

习题 590

第十五章 相平衡体系热力学 597

（一）相、组分数和自由度 599

15-1 相律 599

（二）相律的推导 600

（二）相图实例 602

（一）单组分体系相图的理论基础 602

15-2 单组分体系的相图 602

（三）升华操作原理和水杨酸的升华提纯 604

（四）二级相变 605

（一）液固体系相图 608

15-3 二组分液固体系 608

（二）杠杆规则及其应用 609

（三）溶解度曲线的计算 611

（四）生成稳定和不稳定化合物的液固体系 612

（五）生成完全互溶的固溶体的液固体系 614

（六）生成部分互溶的固溶体的液固体系 615

（一）理想溶液的气液体系 616

15-4 二组分气液体系 616

（二）完全互溶的实际溶液的气液平衡 618

（三）蒸馏（或精馏）原理 621

（一）部分互溶体系 623

15-5 二组分液液体系 623

（二）完全不互溶体系 625

15-6 三组分体系 626

（一）部分互溶的三液体系 627

习题 629

（二）固-固-液盐水体系 629

第十六章 界面现象和胶体分散体系 635

16-1 表面自由能和表面张力 637

（一）表面自由能及其定义 638

（二）表面张力 639

（一）弯曲液面的附加压力 640

16-2 弯曲液体的表面现象 640

（二）附加压力与曲面的曲率半径和表面张力的关系 641

（三）表面曲率与液体蒸气压的关系 642

（二）接触角与润湿的关系 644

（一）黏附功 644

16-3 润湿和铺展 644

（一）表面相和表面过剩量 645

16-4 表面相热力学 645

（二）吉布斯吸附方程式 647

（一）表面活性剂的分类及其定向排列功能 648

16-5 表面活性剂 648

（二）表面活性剂的作用 650

（一）胶体体系的分类 654

16-6 胶体分散体系 654

（三）表面活性剂的结构与其性能间的关系 654

（二）胶体体系的不稳定性及其电化学性质 655

习题 662

第十七章 气体的吸附和表面化学 665

（二）吸附势能曲线 667

（一）物理吸附和化学吸附 667

17-1 气体在固体表面的吸附 667

（三）朗格缪尔吸附等温式 669

（四）费罗因德利希和捷姆金吸附等温式 671

（五）BET吸附等温式及比表面测定原理 672

（一）表面组成的研究 673

17-2 现代表面化学的研究内容 673

（三）表面反应的研究 674

（二）表面结构的研究 674

（一）表面组成和价态的影响 676

17-3 表面性质对表面反应性能的影响 676

（二）表面结构的影响 678

（一）热脱附方法研究表面吸附态 681

17-4 表面吸附态和表面反应机理 681

（二）用表面能谱研究表面吸附态 683

（三）用隧道扫描探针研究表面吸附态 685

习题 687

第十八章 传递过程和非平衡态热力学 689

（一）热传导 691

18-1 传递过程基本规律 691

（二）黏度 692

（三）扩散 693

（一）熵产生原理 695

18-2 非平衡态热力学 695

（二）昂萨格倒易关系 698

（三）最小熵产生原理 699

习题 700

第十九章 化学动力学基本规律 703

（一）化学反应速率 707

19-1 化学反应的速率方程 707

（二）质量作用定律 708

（三）反应级数和反应分子数 709

19-2 具有简单级数的反应 710

（二）一级反应 711

（一）零级反应 711

（三）二级反应 714

（四）三级反应 716

（五）速率方程的确定 717

（一）温度和反应速率之间的经验关系式 720

19-3 温度对反应速率的影响 720

（二）活化能对反应速率的影响 722

（三）活化能的物理意义 723

（一）对峙反应 724

19-4 典型的复杂反应 724

（二）平行反应 725

（三）连续反应 726

（二）稳态近似 729

（一）反应机理 729

19-5 反应机理和近似处理方法 729

（三）平衡态近似 730

（一）微观可逆性原理和仔细平衡原理 731

19-6 化学反应中的动态与平衡 731

（二）速率常数与平衡常数的关系 732

习题 734

第二十章 各种反应体系的动力学 741

（一）直链反应 743

20-1 链反应 743

（二）支链反应 746

（一）遭遇对 748

20-2 液相反应 748

（二）扩散控制的反应 750

（三）液相中的快速反应 751

（四）化学振荡反应 754

（一）催化剂的特性 756

20-3 催化反应 756

（二）均相催化反应 759

（二）气固相催化反应 760

（四）络合催化反应 765

（五）不对称催化反应 767

（六）酶催化反应 769

20-4 流动体系反应 770

（一）连续管式反应 771

（二）连续釜式反应 773

20-5 光化学反应 775

（一）光化学基础 775

（二）光化学反应的类型 779

习题 781

第二十一章 基元反应的速率理论 787

21-1 双分子反应的简单碰撞理论 789

（一）硬球碰撞模型 789

（二）反应硬球碰撞模型 791

（三）反应碰撞模型与实验结果比较 792

21-2 反应速率的过渡态理论 794

（一）过渡态理论 794

（二）过渡态理论的热力学处理 798

21-3 单分子反应理论 801

（一）林德曼理论 802

（二）RRKM理论 804

21-4 分子轨道对称守恒原理 805

（一）实验事实 806

（二）能量相关原理 807

（三）前线轨道理论 810

习题 812

第二十二章 分子反应动力学 817

（一）总包反应 819

（二）基元反应 819

22-1 化学反应的不同层次 819

（三）态-态反应 820

22-2 势能面及反应途径 823

（一）势能面 823

（二）反应体系在势能面上的运动 826

（三）势能面的特征对反应的影响 828

22-3 分子反应动力学实验 830

（一）激光的基本原理和激光器 831

（二）特定状态的反应物制备 835

（三）反应的测量 838

习题 841

第二十三章 电解质溶液 843

（一）金属导体和离子导体 845

（二）法拉第定律 845

23-1 电解质溶液的导电现象 845

（三）电解质溶液的电导率 848

（四）离子的电迁移和迁移数 851

23-2 电解质溶液的活度和活度系数 856

（一）离子强度和活度系数 856

（二）强电解质的离子相互作用理论 858

习题 863

第二十四章 电化学热力学 867

24-1 可逆电池的电动势 869

（一）化学反应的吉氏自由能变化和可逆电池的电动势 869

（二）可逆电池和不可逆电池 871

（三）可逆电池的电动势测定 872

（四）可逆电池电动势与物质活度的关系 873

（五）可逆电池的电动势和温度关系 875

24-2 电极电势和标准电极电势 878

（一）电池电动势产生原因 878

（二）电极电势表达式 879

（三）标准电极电势 880

（四）可逆电极的种类 882

（五）电极电势和电池电动势的计算 884

24-3 浓差电池和液体接界电势 885

（一）浓差电池 885

（二）液体接界电势 886

（三）液体接界电势的计算 887

24-4 离子选择性电极和膜电势 888

（一）用氢离子选择性电极测溶液pH 889

（二）离子选择性电极的一般工作原理 890

24-5 电势-pH图及其应用 891

（一）电势-pH图的涵义 891

（三）膜电势 891

（二）电势-pH图的构建及其应用 892

习题 894

第二十五章 电化学动力学及其应用 901

25-1 电极极化 903

（一）极化和超电势 903

（二）氢超电势理论 905

（三）超电势的测量方法及其应用 907

25-2 电化学测量 910

（一）循环伏安法 910

（二）计时电流和计时电位法 913

（三）交流阻抗法 914

25-3 应用电化学 916

（一）电解 916

（二）金属的电沉积 917

（三）金属的腐蚀和防腐 919

（四）化学电源 921

25-4 电化学中的若干现代研究课题 926

（一）表面电化学 926

（二）电极过程的时空分辨 931

（三）光电化学 933

习题 935

附录 939

Ⅰ一些单质及化合物的热容与温度的关系（101.325 kPa，298.15 K） 939

Ⅱ一些有机化合物的标准燃烧焓（298.15 K） 949

Ⅲ 国际单位制（SI） 949

Ⅳ一些物理和化学的基本常数（1986年国际推荐值） 950

Ⅴ常用的换算因数 951

Ⅵ化学上重要点群的特征标表 952

参考读物 964

主题索引 967

外国人名索引 978