物理化学 第4版PDF电子书下载

第1章 导言 1

1.1物理化学的基本内容 1

1.2物理化学的研究方法 2

1.3物理量和单位 3

第2章 热力学第一定律·热化学 6

2.1概述 6

2.1.1热力学的内容和方法 6

2.1.2几个基本概念 6

2.2热力学第一定律 10

2.2.1能量守恒和转化定律 10

2.2.2热力学能 10

2.2.3功和热 11

2.2.4热力学第一定律的数学表示式 15

2.3焓 17

2.4热容 18

2.5热力学第一定律对理想气体的应用 20

2.5.1理想气体的热力学能和焓——焦耳-盖吕萨克实验 20

2.5.2理想气体Cp和Cv之差 21

2.5.3理想气体绝热过程的体积功——过程方程 22

2.6实际气体的热力学——节流膨胀 26

2.6.1焦耳-汤姆孙实验 26

2.6.2气体液化 26

2.7化学反应热效应 27

2.7.1反应进度 27

2.7.2化学反应热效应的意义及表示法 28

2.7.3热效应的种类 30

2.7.4等压热效应Qp与等容热效应Qv的关系 32

2.8盖斯定律 34

2.9热效应的计算 35

2.9.1利用热化学方程式计算反应的热效应 35

2.9.2从物质的生成焓计算反应的热效应 35

2.9.3从物质的燃烧焓计算反应的热效应 37

2.9.4从分子键焓计算反应的热效应 38

2.9.5溶液中离子反应热效应的计算 40

2.10热效应与温度的关系——基尔霍夫方程 42

2.11非等温反应 47

阅读材料 48

1.能量守恒定律的发现 48

2.第一类永动机 49

3.对化学热力学理论做出贡献的 科学家（Ⅰ） 50

复习思考题 52

习题 54

第3章 热力学第二定律·化学平衡 57

3.1热力学第二定律、熵 58

3.1.1自发过程与不可逆过程 58

3.1.2热力学第二定律的经验表达 58

3.1.3可逆过程和最大功、最大热 59

3.1.4卡诺循环与熵的引入 60

3.1.5克劳修斯不等式——热力学第二定律数学表达式、熵判据 64

3.2熵变的计算 66

3.2.1环境的熵变 66

3.2.2等温过程的熵变 66

3.2.3变温过程熵变的计算 69

3.3规定熵和化学反应的熵变 71

3.3.1热力学第三定律和规定熵 71

3.3.2化学反应熵变的计算 72

3.4熵的统计解释 74

3.5亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能 78

3.5.1亥姆霍兹自由能 78

3.5.2吉布斯自由能 79

3.5.3吉布斯自由能变化（△G）的计算和过程的方向 80

3.5.4细胞反应的吉布斯自由能变化 84

3.6热力学判据和热力学基本关系式 86

3.6.1热力学函数间的关系 86

3.6.2热力学第一定律和第二定律的联合式 86

3.6.3热力学判据 86

3.6.4热力学基本方程 87

3.6.5麦克斯韦关系式 88

3.6.6 △G与温度和压力的关系 89

3.7化学势 92

3.7.1偏摩尔量及其集合公式 92

3.7.2化学势 94

3.7.3化学势的偏摩尔集合公式与吉布斯-杜亥姆方程 95

3.7.4化学势在多相平衡中的应用 96

3.7.5化学势和化学反应的方向 96

3.7.6理想气体的化学势 98

3.7.7真实气体的化学势 99

3.8化学平衡 100

3.8.1标准平衡常数 100

3.8.2由热力学数据计算标准平衡常数 103

3.8.3经验平衡常数的各种表示法 103

3.8.4复相反应的平衡常数 106

3.8.5从平衡常数计算平衡组成 107

3.9化学反应等温方程式 109

3.9.1等温等压下进行的理想气体反应 109

3.9.2稀溶液中进行的反应 111

3.10压力、惰性气体对化学平衡的影响 112

3.10.1压力对化学平衡的影响 112

3.10.2惰性气体对化学平衡的影响 114

3.11温度对化学平衡的影响 115

阅读材料 119

1.熵 119

2.第二类永动机 120

3.非平衡态热力学简介 121

4.热寂说 122

5.对化学热力学理论做出贡献的科学家（Ⅱ） 125

复习思考题 129

习题 131

第4章 多组分系统热力学·溶液 135

4.1拉乌尔定律和亨利定律 136

4.1.1拉乌尔定律 136

4.1.2亨利定律 137

4.2理想液态混合物 139

4.2.1理想液态混合物的定义 139

4.2.2理想液态混合物中物质的化学势 139

4.2.3理想液态混合物的通性 142

4.3稀溶液 144

4.3.1理想稀溶液溶剂和溶质的化学势 144

4.3.2稀溶液的依数性 145

4.4活度与活度系数 152

4.4.1非理想液态混合物中各组分的化学势——活度的概念 152

4.4.2非理想稀溶液 152

4.4.3活度因子的测定方法 153

阅读材料 155

稀溶液依数性的应用 155

1.凝固点降低的应用 155

2.沸点升高的应用 156

3.溶液的渗透压 156

复习思考题 157

习题 158

第5章 多相系统热力学·相平衡 159

5.1单组分系统 159

5.1.1水的相图 159

5.1.2二氧化碳的相图 161

5.1.3单组分系统的两相平衡——克拉贝龙方程及其应用 162

5.2相律 166

5.2.1相、组分、自由度 166

5.2.2相律的推导 167

5.3二组分双液系统相图 169

5.3.1完全互溶的双液系统、精馏原理 170

5.3.2部分互溶的双液系统、萃取原理 176

5.3.3互不相溶的双液系统、水蒸气蒸馏 180

5.4二组分固-液系统 181

5.4.1简单低共熔混合物 181

5.4.2生成化合物的二组分系统 185

5.4.3生成固溶体的二组分系统 188

5.5三组分系统 190

5.5.1三组分系统的组成表示法 190

5.5.2二固体—液体水盐系统 191

5.5.3部分互溶的三液体系统 191

5.5.4萃取应用 193

阅读材料 193

1.二固体—液体水盐相图应用——利用温差提纯盐类 193

2.乙醇水溶液的超临界萃取 193

复习思考题 194

习题 196

第6章 化学动力学基础 200

6.1化学反应速率及其测定 201

6.1.1化学反应速率 201

6.1.2反应速率的测定 204

6.2浓度对反应速率的影响 205

6.2.1基元反应与非基元反应 205

6.2.2反应速率方程式 206

6.2.3反应级数和反应分子数 208

6.3具有简单级数的反应 210

6.3.1一级反应 210

6.3.2二级反应 213

6.3.3零级反应 216

6.3.4反应级数的确定 217

6.4复杂反应 222

6.4.1对峙反应 222

6.4.2平行反应 223

6.4.3连续反应 225

6.5温度对反应速率的影响 227

6.5.1范特霍夫规则 227

6.5.2阿伦尼乌斯经验式 227

6.5.3活化能的解释 230

6.5.4活化能的估算 233

6.6反应速率理论 234

6.6.1碰撞理论 234

6.6.2单分子反应碰撞理论 239

6.6.3过渡态理论 240

6.7反应机理的确定 246

6.7.1平衡假设法 246

6.7.2稳态处理法 248

6.8催化反应 250

6.8.1催化作用的特征 250

6.8.2均相催化作用 253

6.8.3吸附与多相催化作用 256

6.8.4酶催化作用 264

6.9链反应 267

6.9.1直链反应 267

6.9.2支链反应 269

6.10光化学反应 271

6.10.1光化学基本定律 271

6.10.2量子效率 273

6.10.3光化学反应动力学 274

6.10.4几种光化学反应实例 275

阅读材料 280

化学动力学的发展与百年诺贝尔化学奖 280

复习思考题 281

习题 286

第7章 电化学基础 291

7.1电化学的基本概念 292

7.1.1原电池与电解池 292

7.1.2法拉第电解定律 293

7.2电解质溶液的电导 295

7.2.1溶液导电性能的表示方法 295

7.2.2溶液导电性能的测定方法 297

7.3电导与离子的浓度 299

7.3.1电导率和浓度的关系 299

7.3.2摩尔电导率和浓度的关系 300

7.4电导与离子的运动 301

7.4.1离子独立移动定律与弱电解质的？∞m 301

7.4.2离子摩尔电导率与离子迁移率 302

7.4.3离子迁移数 305

7.5电导测定的应用 310

7.6电解质溶液理论简介 313

7.6.1电离学说 313

7.6.2离子间相互作用的理论 314

7.7可逆电池 319

7.7.1电池及其表示方法 319

7.7.2电池电动势的来源 321

7.7.3电池电动势和溶液浓度的关系 323

7.8可逆电极 325

7.8.1电极电势与标准氢电极 325

7.8.2可逆电极的种类 329

7.9电池电动势的测定及其计算 331

7.9.1电动势的测定 331

7.9.2标准电动势的测定 332

7.9.3电动势的计算 333

7.9.4浓差电池电动势的计算 335

7.9.5液体接界电势的计算 336

7.10电池电动势测定的应用 338

7.10.1计算热力学函数△rGm，△rHm和△rSm 338

7.10.2计算标准平衡常数 342

7.10.3测量溶液的pH 343

7.10.4电势滴定 345

7.10.5电解质的离子平均活度系数测定 346

7.11极化作用 346

7.11.1分解电压 347

7.11.2电解时的极化作用 348

7.12电解反应的次序和析出电势 356

7.12.1金属的析出与氢超电势 356

7.12.2金属离子的分离 357

7.13电解的工业应用 359

7.13.1电解精炼 359

7.13.2电合成 359

7.13.3电镀 361

7.14金属腐蚀 361

7.14.1金属腐蚀的电化学原因 361

7.14.2腐蚀极化图 363

7.14.3影响腐蚀速度的因素 364

7.14.4金属保护 365

7.15化学电源 367

7.15.1干电池 368

7.15.2铅酸蓄电池 369

7.15.3镍氢电池 370

7.15.4银-锌蓄电池 370

7.15.5锂-二氧化锰非水电解质电池 371

7.15.6钠-硫电池 371

7.15.7锂离子电池 372

7.15.8燃料电池 372

阅读材料 373

1.海洋电池 373

2.微生物燃料电池 374

3.电化学传感器 375

复习思考题 376

习题 379

第8章 表面现象·胶体 382

8.1表面自由能和表面张力 383

8.1.1表面现象及其本质 383

8.1.2表面自由能和表面张力 384

8.2弯曲表面现象 386

8.2.1弯曲液面下的附加压力 386

8.2.2毛细现象 388

8.2.3弯曲液面上的饱和蒸气压 389

8.2.4亚稳状态与新相的生成 392

8.3溶液的表面性质 392

8.3.1溶液的表面张力与溶质浓度的关系 393

8.3.2吉布斯吸附等温式 394

8.3.3表面活性剂的结构与分类 396

8.3.4表面活性剂的基本性质 397

8.3.5表面活性剂的作用 398

8.3.6液面上的铺展和不溶性单分子膜 402

8.4胶体概述 403

8.4.1胶体分散系统的分类 403

8.4.2胶体分散系统的基本特性 405

8.5溶胶的制备和净化 406

8.5.1溶胶的制备 406

8.5.2溶胶的净化 407

8.6胶体系统的光学性质 407

8.6.1丁铎尔现象 408

8.6.2瑞利散射定律 408

8.7胶体系统的动力学性质 409

8.7.1布朗运动与扩散 409

8.7.2沉降平衡 411

8.7.3沉降速度 412

8.8胶体系统的电学性质和稳定性 413

8.8.1电泳和电渗 413

8.8.2胶粒带电荷的原因 415

8.8.3胶团结构 416

8.8.4双电层结构与电动电势 417

8.8.5溶胶的稳定性与聚沉 419

8.9高分子化合物溶液 423

8.9.1高分子化合物溶液的特点 423

8.9.2高分子化合物溶液的聚沉和保护作用 424

8.10乳状液 426

8.10.1乳化剂与分类 426

8.10.2乳化剂作用原理与应用 427

阅读材料 428

神奇的纳米世界 428

复习思考题 430

习题 433

习题答案 435

附录1国际单位制（SI） 444

附录2某些物理化学常数 447

附录3某些转换因子 448

附录4一些物质的热力学数据表值 449

附录5主要符号 460

附录6常用上下标符号 463

附录7常用的数学公式及定理 464