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1.1物理量与量纲 1

第1章 量纲和定义 1

1.2标准的进一步定义 2

1.3物质的量 2

1.4辅助单位 3

1.5 压力 4

1.6量纲分析 4

1.7公式 5

1.8化学反应 5

1.9体系 6

1.10平衡态 6

习题 7

1.11状态函数 7

第2章 物质的态 9

2.1状态方程 9

2.2理想气体状态方程 10

2.3低压下的气体 11

2.4气体混合物 12

2.5从分子观点看理想气体 13

2.6分子速度 14

2.7气体的冷凝——临界点 15

2.8真实气体——Virial方程 16

2.9对比状态 17

2.10Van der Waals方程 18

2.11液体 19

2.13固态 20

2.12压缩系数和膨胀系数 20

2.14相 21

2.15相平衡 21

2.16组分 22

2.17 自由度 22

2.18相律 23

习题 24

第3章 分子能量 26

3.1热力学的分子解释 26

3.2能量守恒 27

3.3分子能量：平动、转动和振动 28

3.5分子能量：转动 30

3.4分子能量：平动 30

3.6分子能量：振动 33

3.7正则振动模 35

3.8能量的经典均分 36

3.9恒容热容：平均分子能量的实验测量 36

3.10气体的实验Cv值 38

习题 39

第4章 分子的量子能级 41

4.1电磁辐射：粒子和波 41

4.2光谱学：分子能级的实验观 42

4.3一个例子：CO的光谱 42

4.4物质的波性质 43

4.5平动能 45

4.6用波数计量分子能级 47

4.7转动能 47

4.8振动能 48

4.9用红外光谱观察CO的振动和转动能级 49

4.10电子能量 51

习题 52

第5章 Boltzmann分布和温度 54

5.1 Boltzmann分布 54

5.2气压公式：Boltzmann分布的一个 55

简易推导 55

5.3沉降平衡 56

5.4 Boltzmann分布定律更普遍的推导 57

5.5分子能级的相对分子数 60

5.6温度的分子解释 62

5.7热容的分子观 64

5.8分子速度分布 64

5.9 Maxwell方程和Gauss密度函数间的关系 65

5.10平均值计算 67

5.11三维速度 67

习题 69

第6章 热力学第一定律——能量 71

6.1功概念 71

6.2体积变化中的功 72

6.4理想气体的等温可逆压缩 73

6.3平衡途径和可逆过程 73

6.5功的一般概念 74

6.6热概念 75

6.7封闭体系的热力学第一定律 75

6.8严格微分和态函数 76

6.9焓 77

6.10 Cp和Cv的差 77

6.11相变焓 78

6.12化学反应的?U 79

6.13反应?U的测量 80

6.14从？U计算？H 81

6.17化合物的生成焓 82

6.16标准态 82

6.15 Hess定律 82

6.18溶液中反应的?H 83

6.19离子生成焓 84

6.20反应焓的温度依赖关系 84

6.21键焓 86

6.22热力学和平衡 88

习题 89

第7章 热力学第二定律和 92

第三定律——熵 92

7.1熵和可逆热 92

7.2热和功的分子图像 93

7.3理想气体的熵变化 94

7.4态变化的熵 95

7.5不可逆过程的△S：热传导 96

7.6过冷液体的凝固——液体的△S和宇宙的？S是什么？ 97

7.7热机 98

7.8 Carnot循环 99

7.9我们能应用海洋中的能量吗？ 101

7.10焓和时间箭号 101

7.11混合熵 102

7.12混合物的几率 103

7.13无序、几率和熵 104

7.14化合物的熵——从热容计算 106

7.15热力学第三定律 107

7.16第三定律熵 107

7.17化学反应的熵变化 108

习题 109

第8章 物理平衡和化学平衡 111

8.1熵和平衡 111

8.2动平衡 111

8.3自由能函数 112

8.4 Helmholtz函数A的解释 113

8.5由A导出的状态方程式 113

8.6 Gibbs函数G的解释 114

8.7 相平衡——Clapeyron-Clausius方程式 116

8.8蒸气压与温度的关系 117

8.9标准态和化学反应中iGbbs自由能的变化 119

8.11 Gibbs函数与反应程度的关系 120

8.10理想气体的Gibbs自由能 120

8.12平衡常数和Gibbs自由能 122

8.13 Kp的测定 123

8.14 G与T的关系 124

8.15 Kp与T的关系 125

8.16气－固反应 127

8.17压力对平衡常数的影响 127

8.18化学势 128

8.19化学势和化学平衡 129

习题 129

第9章 理想溶液和稀溶液 133

9.1组成的量度 133

9.2偏摩尔量——偏摩尔体积 134

9.3其他偏摩尔量 136

9.4偏摩尔量的测量 137

9.5理想溶液——Raoult定律 137

9.6理想溶液的热力学 138

9.7气体在液体中的溶解度——Henry定律 139

9.8麻醉的机理 140

9.9压力－组成图 141

9.10温度－组成相图 142

9.11分馏 142

9.12固体在液体中的溶液 143

9.13渗透压 145

9.14渗透压和蒸气压 146

9.15聚合物溶液的渗透压 147

习题 148

第10章 真实气体和真实溶液 151

10.1逸度和活度 151

10.2真实气体——化学势和逸度 151

10.3怎样计算气体的逸度 152

10.4逸度和对比状态 153

10.5平衡计算中逸度的应用 154

10.6活度 156

10.7溶液中组分的标准状态 156

10.8从溶液的蒸气压求溶剂和非挥发溶质的活度 158

10.9溶液中的平衡常数 160

10.10在水溶液中生物化学物质的△Gf° 161

10.11非理想溶液与理想溶液的偏差 163

10.12沸点图 164

10.13液体在液体中的溶解度 165

10.14不互溶液体的蒸馏 166

10.15油和水的混合物 167

习题 168

第11章 相转变和相平衡 171

11.1相之间的平衡条件 171

11.2纯物质——单组分体系 171

11.3相变时热力学函数的行为 172

11.4溶化与蒸发 174

11.5液晶 174

11.8高压下的测量 175

11.7高压系统 177

11.8趋近绝对零度的方法：去磁冷却法 178

11.9超导性和超流动性 179

11.10两组分体系 181

11.11固－液平衡——简单低共熔图 181

11.12化合物的生成 183

11.13固态溶液 184

11.14固态中的部分互溶性 184

11.15铁－碳的相图 186

习题 187

第12章 统计热力学 189

12.1系综 189

12.2系综平均 190

12.3热力学能量的统计计算 191

12.4熵的统计公式 192

12.5 Helmholtz自由能和状态方程 192

12.6无相互作用粒子z的计算 192

12.7平动配分函数 194

12.8单原子气体的热力学函数 194

12.9内部运动——分子配分函数 196

12.10转动配分函数——刚性线型分子 196

12.11转动能量和熵——线型分子 197

12.12怎样计算转动惯量 198

12.13非线型分子的转动配分函数 198

12.14振动配分函数 200

12.15振动能量和熵 201

17.16溶度积的计算 203

12.16热容 203

12.17振动能量和分子解离 204

17.17电解质浓差电池 204

15.11单分子反应理论 205

12.19电子配分函数 205

12.18晶体的统计热力学 205

12.20统计热力学中的第三定律 206

12.21平衡常数 207

12.22 Kp的统计解释 209

12.23 Kp的计算例子 210

习题 212

第13章 化学动力学 214

13.1化学变化的速率 214

13.2动力学的实验方法 215

13.3反应级数概念 215

13.4对比速率常数 217

13.5反应分子数和反应级数 217

13.7一级速率方程 218

13.8 二级速率方程 218

13.6反应机理 218

13.9反应级数的测定 221

13.10对峙反应 222

13.11连串反应 223

13.12平行反应 224

13.13化学弛豫 224

13.14流动体系中的反应 226

13.15稳态和耗散过程 228

13.16链反应：溴化氢的形成 229

13.17自由基链反应 231

13.18支链反应——爆炸反应 231

13.19反应速率与温度的关系 232

19.4 Tafel方程 232

13.20反应速率与温度关系的实例 234

习题 235

第14章 催化剂 239

14.1催化剂影响速率而不影响平衡 239

14.2气体反应中的均相催化 240

14.3酸碱催化 240

14.4广义酸碱催化 242

14.5酶催化 243

14.6酶的结构——羧肽酶A 245

14.7表面催化 246

14.8 Langmuir吸附等温式 246

14.9非均匀表面上的吸附 248

14.10表面反应的机理 249

习题 251

15.1气体反应的碰撞理论——碰撞频率 253

第15章 反应速率理论 253

15.2气体反应的碰撞理论——速率常数 255

21.1原子光谱 256

第21章 原子结构与光谱 256

15.3分子直径 256

15.4碰撞理论与实验比较 257

15.5势能面——例子D+H2 258

15.6反应速率的活化络合物理论 260

15.7活化络合物理论的热力学表示式 261

15.8活化熵 262

15.10分子束反应 263

15.9化学动态学 263

15.12溶液中的反应 267

15.13扩散控制反应 268

习题 271

第16章 电化学——溶液中的离子 271

16.1电化学当量——Faraday定律 271

16.2溶液的电导率 272

16.3摩尔电导 272

16.5溶剂的高介电常数促进离子的分离 274

16.4Arrhenius电离理论 274

16.6迁移数和淌度 275

16.7迁移数的测量——Hittorf方法 275

16.8迁移数的测量——界面移动法 276

16.9迁移数实验的结果 277

16.10水的电解 278

16.11氢离子和氢氧根离子的淌度 279

16.12扩散和离子淌度 280

16.13活度和标准态 281

16.14离子活度 282

16.15离子溶液的实验活度系数 283

16.17 Debye-Hückel理论 284

16.16离子强度 284

16.18离子氛 285

16.19 Debye-Hückel极限公式 287

习题 288

第17章 电化学电池 291

17.1金属电极 291

17.4电极的类型 292

17.2 电化学势 292

17.3两金属间的接触 293

17.6 电化学电池 294

17.5 电池的分类 294

17.7 电池示意图和电池反应 295

17.8 电化学电池的平衡条件 295

17.9 电池的电动势（EMF） 296

17.11 可逆电池 297

17.10标准电池 297

17.12电池反应的热力学 298

17.13电池的标准电动势 299

17.14标准电极电位 300

17.15电池电动势的计算 303

17.18 pH的测量 305

17.19生物膜电位 306

17.20神经传导 308

习题 309

18.1表面张力 312

第18章 表面和胶体 312

18.2 Young和Laplace方程 313

18.3毛细现象 314

18.4小液滴的蒸气压提高——Kelvin 316

方程 316

18.5液溶的表面张力 317

18.6不溶性表面膜 318

18.7表面膜的结构 319

18.8表面活性剂与胶束 320

18.9细胞膜 321

18.10胶体溶胶：颗粒大小分布 322

18.11胶体的稳定性——双电层 323

第19章 电化学速率过程 328

习题 328

19.1电极动力学 328

19.2极化 329

19.3电场如何控制电极反应速率 329

19.5氢离子放电的动力学 333

19.6扩散过电位 333

19.7燃料电池 335

习题 336

第20章 粒子与波 338

20.1波的运动 338

20.2经典波动方程 339

20.3与时间无关的经典波动方程 340

20.4 Schr？dinger波动方程 341

20.5平动能 342

20.6波函数的统计解释 343

20.7波函数的进一步特征 344

20.12 自由粒子 345

20.8波函数的正交性 345

20.9平动波函数 345

20.10能量量子化 347

20.11零点能和测不准原理 348

20.13如何从波函数引出进一步信息 348

20.14算符 350

20.15 Hamilton算符 350

20.16共轭染料的自由电子模型 351

20.17三维势箱 352

20.18隧道效应 353

习题 354

21.2 Bohr轨道和电离能 357

21.3氢原子schr？dinger方程 359

21.4径向方程给出能级 360

21.5角向方程给出角动量 361

21.6量子数 362

21.7径向波函数 363

21.8氢轨道与角度的关系 365

21.9自旋电子 367

21.10 Pauli不相容原理 367

21.11氦光谱 368

21.12原子的矢量模型 371

21.13原子轨道和能量——变分法 372

21.14氦原子 373

21.16原子能级——周期表 374

21.15重原子——自洽场 374

习题 376

第22章 化学键 377

22.1价键理论 377

22.2氢分子离子H2+ 378

22.3 Born-Oppenheimei近似 378

22.4 H2+中的化学键 379

22.5 H2+的角动量 380

22.6 H2+的简单变分理论 380

22.7 H2中的共价键 382

22.8价键方法 386

22.9同核双原子分子的分子轨道 386

22.10相关图 388

22.12电负性 391

22.11异核双原子分子 391

22.13离子键 393

22.14多原子分子——例如H2O 395

22.15分子几何构型的计算 397

22.16非定域分子轨道——苯 398

22.17光电子谱 400

习题 401

第23章 分子的电性与磁性 402

23.1相对介电常数 402

23.2电介质的极化——偶极矩 403

23.3极化率 404

23.4局域场 405

23.5偶极子在电场中的取向 406

236相对介电常数与频率的依赖关系 408

23.7偶极矩与分子结构 409

23.8分子的磁性 412

23.9逆磁性和与温度无关的顺磁性 413

23.10与温度有关的顺磁性 413

习题 414

第24章 磁共振 416

24.1核的电性和磁性 416

24.2核磁共振 417

24.3核磁共振的实验装置 419

24.4自旋－晶格弛豫 419

24.5自旋－自旋弛豫 420

24.6化学位移 421

24.7 自旋－自旋分裂 423

24.8动态核磁共振——测定反应速率 425

24.9 Fourier变换核磁共振 426

24.10电子自旋共振 427

25.5点群和分子性质 427

24.11核超精细结构相互作用 429

24.12自由基的波谱 430

习题 431

第25章 对称性 433

25.1对称操作 433

25.2群的定义 434

25.3其他对称操作 435

25.4点群表示法 436

25.6对称操作的同量变换 438

25.7 C3v群的矩阵表示 441

25.8不可约表示 442

25.9不可约表示的特征标 443

25.10群论的化学应用 444

习题 447

26.1分子光谱介绍 448

第26章 转动和振动光谱——微波，红外和Raman谱 448

26.2光的发射和吸收 450

26.3纯转动光谱——刚性转子 451

26.4微波光谱 452

26.5多原子分子的转动光谱 453

26.6反演和内旋能 453

26.7简谐振子 455

26.8非简谐振子 456

26.9双原子分子的振－转光谱 457

26.10二氧化碳的红外光谱 458

26.11激光 460

26.12 Raman光谱 461

26.13从光谱得到的分子数据 462

26.14简正振动模型 464

26.15对称和简正振动 464

习题 466

27.1光的吸收 469

第27章 电子光谱和光化学 469

27.2电子跃迁和带光谱 471

27.3 Franck-Condon原理 472

27.4氧的激发态 473

27.5多原子分子的激发态 474

27.6光化学原理 475

27.7分子激发的途径 477

27.8荧光 478

27.9解离和预解离 479

27.10第二光化学过程 480

27.11闪光光解作用 481

27.12凝聚体系中的能量转移 482

第28章 结晶学 483

28.1晶体面族和表面 483

习题 483

28.2晶系 486

28.3点阵和单位晶胞 487

28.4对称性质——晶体的类 489

28.5晶体结构 490

28.6空间群 491

28.7 X射线结晶学 491

28.8 X射线衍射的Bragg分析 492

28.9氯化钠和氯化钾的结构 493

28.10粉末法 496

28.11旋转晶体法 498

28.12结构因子 499

28.13晶体结构的Fourier合成 501

28.14中子衍射 502

习题 503

29.1固体的键模型 505

第29章 固态 505

29.2球的密堆积 508

29.3金属的电子气理论 510

29.4量子统计 510

29.5金属的结合能 511

29.6本征半导体 513

29.7杂质半导体 514

29.8离子晶体 514

29.9离子晶体的结合能 515

29.10晶体能 517

29.11点缺陷 518

29.12线缺陷——位错 519

29.13位错的作用 520

习题 521

30.1液态中的无序 523

第30章 液态和分子间力 523

30.2液体结构的X光衍射 525

30.3液体水 526

30.4液体的凝聚——内压力 527

30.5分子间力 528

30.6分子间力的起源 530

30.7状态方程和分子间力 532

30.8液体理论 533

30.9液体的粘度 535

30.10 Poiseuille方程 535

30.11 高聚物溶液的粘度 538

习题 538

数据表 541

元素在基态的电子组态 548

元素周期表 549