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第0章 物理化学概论 1

0.1 物理化学课程的基本内容 1

0.2 物理化学的研究方法 5

0.3 物理化学的量与单位 6

第1章 化学热力学基础 14

教学基本要求 14

1.0 化学热力学的理论的基础和方法 15

Ⅰ 热力学基本概念、热、功 16

1.1 热力学基本概念 16

1.2 热、功 28

1.3 可逆过程、可逆过程的体积功 30

Ⅱ 热力学第一定律 34

1.4 热力学能、热力学第一定律 34

1.5 定容热、定压热及焓 36

1.6 热力学第一定律的应用 37

1.7 节流过程、焦-汤效应 54

1.8 稳流系统的热力学第一定律 57

Ⅲ 热力学第二定律 59

1.9 热转化为功的限度、卡诺循环 59

1.10 热力学第二定律的经典表述 61

1.11 熵、热力学第二定律的数学表达式 62

1.12 系统熵变的计算 65

Ⅳ 热力学第三定律 71

1.13 热力学第三定律 71

1.14 化学反应熵变的计算 72

Ⅴ 熵与无序和有序 73

1.15 熵是系统无序度的量度 73

1.16 熵与热力学概率 74

1.17 熵与生命及耗散结构 76

Ⅵ 亥姆霍茨函数、吉布斯函数 78

1.18 亥姆霍茨函数、亥姆霍茨函数判据 78

1.19 吉布斯函数、吉布斯函数判据 79

1.20 p、V、T变化及相变化过程△A、△G的计算 80

Ⅶ 热力学函数的基本关系式 83

1.21 热力学基本方程、吉布斯-亥姆霍茨方程 83

1.22 麦克斯韦关系式、热力学状态方程 85

Ⅷ 多组分系统热力学 88

1.23 混合物、溶液及其组成标度 88

1.24 偏摩尔量 91

1.25 化学势 94

1.26 气体的化学势逸度 97

习题 100

计算题答案 109

第2章 相平衡热力学（8学时） 110

教学基本要求 110

2.0 相平衡热力学研究的内容和方法 110

Ⅰ 相律 111

2.1 相律 111

Ⅱ 单组分系统相平衡热力学 116

2.2 克拉佩龙方程 116

2.3 克劳修斯-克拉佩龙方程 118

2.4 拉乌尔定律、亨利定律 121

2.5 理想液态混合物 124

2.6 理想稀溶液 129

2.7 理想稀溶液的分配定律 133

2.8 理想稀溶液的依数性 134

2.9 真实液态混合物、真实溶液、活度 139

习题 142

计算题答案 146

第3章 相平衡状态图（8学时） 147

教学基本要求 147

3.0 相平衡状态图研究的内容 147

Ⅰ 单组分系统相图 148

3.1 单组分系统的p-T图 148

Ⅱ 二组分系统相图 153

3.2 二组分系统气液平衡相图 153

3.3 二组分系统液液、气液平衡相图 164

3.4 二组分系统固液平衡相图 170

Ⅲ 三组分系统相图 180

3.5 三组分系统相图的等边三角形表示法 180

3.6 三组分部分互溶系统的溶解度图 183

3.7 三组分系统的盐类溶解度图 184

习题 185

计算题答案 191

第4章 化学平衡热力学（4学时） 192

教学基本要求 192

4.0 化学平衡热力学研究的内容 192

Ⅰ 化学反应标准平衡常数 195

4.1 化学反应标准平衡常数的定义 195

4.2 化学反应标准平衡常数的热力学计算法 197

4.3 化学反应标准平衡常数与温度的关系 200

Ⅱ 化学反应标准平衡常数的应用 202

4.4 理想气体混合物反应的化学平衡 202

4.5 真实气体混合物反应的化学平衡 203

4.6 理想气体与纯固体（或纯液体）反应的化学平衡 204

4.7 范特荷夫定温方程、化学反应方向的判断 205

4.8 反应物的平衡转化率及系统的平衡组成的计算 208

4.9 各种因素对化学平衡移动的影响 211

4.10 液态混合物中反应的化学平衡 215

4.11 液态溶液中反应的化学平衡 217

4.12 同时反应的化学平衡 218

4.13 耦合反应的化学平衡 220

习题 222

计算题答案 226

第5章 量子力学基础（4学时） 227

教学基本要求 227

5.0 量子力学研究的内容和方法 227

Ⅰ 量子力学基本原理 229

5.1 微观粒子运动的量子力学性质 229

5.2 薛定谔方程 233

5.3 量子力学算符 235

5.4 量子力学的基本假定 236

Ⅱ 量子力学对粒子平动、转动、振动的应用 238

5.5 在势箱中粒子的平动 238

5.6 双粒子刚性转子的转动 244

5.7 谐振子的振动 246

习题 248

计算题答案 251

第6章 结构化学初步（6学时） 252

6.0 结构化学研究的内容和方法 252

Ⅰ 原子结构 252

6.1 单电子原子的结构 252

6.2 多电子原子的结构 259

Ⅱ 分子结构 263

6.3 化学键的本质 263

6.4 氢分子离子（H+ 2）的结构 263

6.5 分子轨道理论 268

分子光谱 272

6.6 分子的内部运动及光谱 272

6.7 光谱的基本方程 273

6.8 分子的转动光谱 273

6.9 分子的振动光谱 274

6.10 分子的电子光谱 275

习题 276

计算题答案 277

第7章 统计热力学初步（8学时） 278

教学基本要求 278

7.0 统计热力学研究的内容和方法 278

Ⅰ 分布、分布的概率 279

7.1 能级分布、状态分布 279

7.2 分布的概率 281

7.3 平衡分布、摘取最大项原理 282

系综方法 283

7.4 系综概念、统计热力学基本假设 283

7.5 正则系综的系统态分布及概率 285

Ⅲ 玻耳兹曼分布律、粒子配分函数 286

7.6 波耳兹曼分布律 286

7.7 粒子配分函数 287

7.8 热力学量与配分函数的关系 292

Ⅳ 统计热力学对理想气体的应用 296

7.9 理想气体的统计热力学模型、热容 296

7.10 理想气体的熵 297

7.11 理想气体化学反应标准平衡常数 299

习题 300

计算题答案 302

第8章 化学动力学基础（16学时） 303

教学基本要求 303

8.0 化学动力学研究的内容和方法 304

Ⅰ 化学反应速率与浓度的关系 305

8.1 化学反应速率的定义 305

8.2 化学反应速率方程 307

8.3 化学反应速率方程的建立方法 316

8.4 化学反应机理、元反应 320

Ⅱ 化学反应速率与温度的关系 323

8.5 化学反应速率与温度关系的经验方程 323

8.6 活化能Ea及指前参量kk0 325

Ⅲ 复合反应动力学 330

8.7 基本型的复合反应 330

8.8 复合反应速率方程的近似处理法 338

8.9 链反应 342

Ⅳ 催化剂对化学反应速率的影响 345

8.10 催化剂、催化作用 345

8.11 催化剂的主要类型 348

Ⅴ 元反应的速率理论 352

8.12 简单碰撞理论（SCT） 352

8.13 活化络合物理论（ACT） 356

8.14 微观反应动力学 360

Ⅵ 应用化学动力学 364

8.15 溶液中反应动力学 364

8.16 光化学反应动力学 366

8.17 流动系统中的反应动力学 372

8.18 聚合反应动力学 375

8.19 酶催化反应动力学 377

8.20 生化反应动力学简介 382

8.21 微波化学反应动力学 385

习题 389

计算题答案 398

第9章 界面层的热力学及动力学（6学时） 400

教学基本要求 400

9.0 界面层研究的内容和方法 400

Ⅰ 表面张力、表面能 403

9.1 表面张力 403

9.2 高度分散系统的表面能 404

9.3 影响表面张力的因素 405

Ⅱ 液体表面的热力学性质 406

9.4 弯曲液面的附加压力 406

9.5 弯曲液面的饱和蒸气压 408

9.6 润湿及其类型 409

9.7 毛细管现象 412

Ⅲ 新相生成的热力学及动力学 413

9.8 新相生成与亚稳状态 413

9.9 新相生成的热力学及动力学 414

Ⅳ 吸附作用 415

9.10 溶液界面上的吸附 415

9.11 表面活性剂 418

9.12 固体表面对气体的吸附 425

Ⅴ 界面层的反应动力学 430

9.13 气-固相催化反应的机理 430

9.14 气-固相表面催化反应动力学、表观活化能 432

9.15 液-固相反应动力学 435

9.16 液-液相反应动力学 435

习题 436

计算题答案 441

第10章 电解质溶液（4学时） 442

教学基本要求 442

10.0 电解质溶液研究的内容和方法 442

Ⅰ 电解质溶液的电荷传导性质 443

10.1 电解质的类型 443

10.2 电导、电导率、摩尔电导率 444

10.3 离子电迁移率、离子独立运动定律 447

10.4 离子迁移数 449

Ⅱ 电解质溶液的热力学性质 450

10.5 离子的平均活度、平均活度因子 450

10.6 电解质溶液的离子强度 453

10.7 电解质溶液的离子互吸理论 454

10.8 弱电解质的电离平衡 458

习题 458

计算题答案 461

第11章 电化学系统的热力学及动力学（6学时） 462

教学基本要求 462

11.0 电化学系统研究的内容和方法 462

Ⅰ 电化学系统 464

11.1 电化学系统及其相间电势差 464

11.2 电池 466

Ⅱ 电化学系统的热力学 470

11.3 原电池电动势的定义 470

11.4 能斯特方程 472

Ⅲ 电化学系统的动力学 482

11.5 电化学反应速率、交换电流密度 482

11.6 极化、超电势 483

11.7 电催化反应动力学 487

Ⅳ 应用电化学 490

11.8 电解池、电极反应的竞争 490

11.9 化学电源 494

11.10 金属的电化学腐蚀与防腐 498

11.11 金属表面精饰及其动力学 501

11.12 电化学合成 502

11.13 生物电化学 503

11.14 电化学传感器 505

习题 506

计算题答案 510

第12章 胶体分散系统及粗分散系统（4学时） 511

教学基本要求 511

12.0 胶体分散系统及粗分散系统研究的内容和方法 511

Ⅰ 胶体分散系统 514

12.1 溶胶的制备及纯化 514

12.2 溶胶的性质 515

12.3 溶胶的稳定 523

12.4 溶胶的聚沉 525

12.5 缔合胶束溶液的性质和应用 526

12.6 大分子溶液的性质和应用 529

Ⅱ 粗分散系统 534

12.7 乳状液 534

12.8 泡沫、悬浮液及悬浮体 536

习题 537

计算题答案 539

选读Ⅰ 非平衡态热力学简介 540

选读Ⅱ 非线性化学动力学简介 546

附录 555

附录Ⅰ 基本物理常量 555

附录Ⅱ 用于计算摩尔质量的相对原子质量 556

附录Ⅲ 拉丁文字母及希腊文字母表 557

附录Ⅳ 中华人民共和国法定计量单位 558

附录Ⅴ 常用数学公式 561

附录Ⅵ 物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯函数、标准摩尔熵和摩尔热容 562

附录Ⅶ 某些有机化合物的标准摩尔燃烧焓 569

参考书目 570

名词索引 572

编后说明 580