第一章 热力学第一定律和热化学 1
1-1 引言 1
（二）体系的状态和性质 2
（一）体系和环境 2
1-2 热力学常用的一些基本概念 2
（一）热力学第一定律的表述 3
1-3 热力学第一定律 3
（三）过程和途径 3
（四）热力学平衡 3
（二）热力学第一定律的数学表达式 4
（三）内能U的概念 5
（四）功和热量 6
1-4 可逆过程和最大功 7
（一）焓的概念 11
1-5 焓和热容 11
（二）热容的概念 12
（三）理想气体热容 13
（五）Cp与Cv的关系 15
（四）气体热容与温度的关系 15
1-6 焦耳实验 16
（二）理想气体绝热过程 18
（一）绝热过程的定义 18
1-7 绝热过程 18
（三）理想气体各种不同方式的绝热膨胀过程 19
（四）理想气体绝热可逆膨胀和恒温可逆膨胀的比较 21
1-8 理想气体的卡诺循环 22
（一）焦耳－汤姆逊效应 24
1-9 焦耳－汤姆逊效应 24
（二）焦耳－汤姆逊系数 25
（一）热化学方程式和标准态 28
1-10 化学反应的热效应 28
（二）反应进度 29
（三）反应热的测定 30
（四）恒压反应焓变△rH与恒容反应内能变化△rU之间的关系 31
（六）盖斯定律 32
（五）恒压反应焓变的实验测定 32
（一）燃烧焓 33
1-11 几种热效应——常温反应焓变的计算 33
（二）生成焓 34
（四）溶解热和稀释热 37
（三）离子生成焓 37
（五）从键焓估算反应焓变和生成焓 38
1-12 反应焓变与温度的关系——高温反应焓变的计算 43
2-1 热力学第二定律解决什么问题 49
第二章 热力学第二定律 49
2-2 自然过程的共同特点 50
2-3 过程方向性的判据——熵函数 52
2-4 熵变的计算 56
（一）恒温过程的熵变 57
（二）变温过程的熵变 60
（三）相变过程的熵变 62
（四）化学反应的熵变 63
（一）热力学第三定律的各种表述 65
2-5 热力学第三定律 65
（二）标准熵的计算 67
（三）热力学第三定律的实验验证 68
（四）化学反应熵变的计算 69
（一）吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能的引出 70
2-6 吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能 70
（二）吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能与功的关系 72
（三）吉布斯自由能的含义及其计算 74
2-7 标准生成吉布斯自由能 77
（二）麦克斯韦关系式 79
（一）热力学的四个基本关系式 79
2-8 热力学函数间的关系 79
（三）麦克斯韦关系式的一些应用 81
（二）平衡压力与平衡温度关系式的推导及其应用 86
（一）蒸气压概念 86
2-9 纯物质两相间的平衡 86
（一）化学势概念的引出 89
2-10 化学势 89
（二）化学势概念的应用 92
（三）理想体系和实际体系中的化学势 93
（一）偏摩尔量的定义 103
3-1 偏摩尔量 103
第三章 溶液 103
（二）偏摩尔量的测定 104
（三）偏摩尔量的基本公式 105
（四）化学势与压力和温度的关系 106
（一）理想溶液的定义 109
3-2 理想溶液和稀溶液 109
（二）理想溶液的性质 110
（三）稀溶液的定义和溶质的标准态 113
3-3 稀溶液的依数性 117
（一）沸点升高 118
（二）凝固点降低 120
（三）渗透压 121
（一）实际溶液和理想溶液的偏差 124
3-4 实际溶液和活度 124
（二）活度的测定 128
（三）超额函数 131
4-1 化学反应的自由能降低原理 136
第四章 化学平衡 136
4-2 化学反应等温式 138
（一）化学平衡和平衡常数的物理意义 141
4-3 平衡常数和平衡转化率计算 141
（二）平衡常数的测定和计算 142
（三）平衡常数的各种表示方法 143
（四）平衡转化率和平衡组成计算 147
4-4 平衡常数与温度的关系 150
4-5 平衡常数与压力的关系 153
4-6 苯乙烯（常压气相反应）生产条件分析 155
（二）稀释剂或惰性气体对平衡转化率的影响 156
（一）压力对平衡转化率的影响 156
（四）温度对平衡转化率的影响 157
（三）原料组成对平衡转化率的影响 157
4-7 乙酸乙酯（液相反应）生产条件的分析 159
4-8 合成甲醇（高压气体反应）生产条件的分析 162
4-9 复杂反应体系的化学平衡计算 165
5-1 相律 169
第五章 相平衡 169
（三）自由度 170
（二）组分数 170
（一）相 170
（四）相律的推导 171
5-2 单组分体系的相图 172
（一）水的相图 173
（二）升华操作原理和水杨酸的升华提纯 174
（三）二级相变 175
（一）液固体系相图的绘制 178
5-3 二组分液固体系 178
（二）杠杆规则及其应用 180
（三）溶解度曲线的计算 181
（四）生成稳定和不稳定化合物的液－固体系 182
（五）生成完全互溶的固溶体的液－固体系 184
（六）生成部分互溶的固溶体的液－固体系 186
（一）理想溶液的气－液平衡 188
5-4 二组分气－液体系 188
（二）完全互溶的实际溶液的气－液平衡 190
（三）蒸馏操作原理 193
5-5 部分互溶的二组分液－液体系 195
5-6 完全不互溶的二组分液－液体系 197
5-7 三组分体系 199
（一）部分互溶的三液体体系 200
（二）固－固－液盐水体系 201
第六章 界面现象和胶体分散体系 204
（一）表面自由能及其定义 205
6-1 表面自由能和表面张力 205
（二）表面张力 206
（一）弯曲液面的附加压力 207
6-2 弯曲液体表面的现象 207
（二）附加压力与曲面的曲率半径和表面张力的关系 208
（三）表面曲率与液体蒸气压的关系 209
（二）接触角与润湿的关系 211
（一）粘附功 211
6-3 润湿和铺展 211
（一）表面相和表面过剩量 213
6-4 表面相热力学 213
（二）吉布斯吸附方程式 214
（一）表面活性剂的分类及其在界面上和溶液中的定向排列 216
6-5 表面活性剂 216
（二）表面活性剂的几种作用 218
（三）表面活性剂的分子结构与其性能间的关系 221
（一）物理吸附和化学吸附 222
6-6 气体在固体表面的吸附 222
（二）吸附势能曲线 223
（三）朗格缪尔吸附等温式 224
（四）费罗因德利希和捷姆金吸附等温式 227
（五）BET吸附等温式及比表面测定原理 228
（一）胶体体系的分类 229
6-7 胶体分散体系 229
（二）胶体体系的不稳定性及其电化学性质 230
（一）从经典物理学到旧量子论 238
7-1 波粒二象性 238
第七章 量子力学基础 238
（二）实物微粒的波动性 241
（三）波粒二象性的统计解释 243
（四）测不准关系 244
（一）算符 246
7-2 量子力学 246
（二）量子力学的基本假定 249
（三）定态薛定谔方程 252
（一）一维势箱中的粒子 254
7-3 简单应用 254
（二）线性谐振子 258
（三）刚性转子 260
附录Ⅰ：线性谐振子方程的解 266
附录Ⅱ：刚性转子方程的解 267
第八章 原子结构和原子光谱 272
（一）氢原子的定态薛定谔方程 273
8-1 氢原子的薛定谔方程及其解 273
（三）Ф（φ）方程的解 274
（二）分离变量 274
（五）R（r）方程的解 275
（四）Θ（θ）方程的解 275
（一）量子数的物理意义 277
8-2 氢原子的薛定谔方程解的讨论 277
（二）波函数和电子云的图示 280
（三）平均动能和平均位能 286
（一）定态微扰法 288
8-3 近似方法和氦原子 288
（二）变分法 289
（三）氦原子 291
（二）自旋波函数和角动量 295
（一）电子自旋假设 295
8-4 电子自旋和保里原理 295
（三）保里原理 296
（一）多电子原子的薛定谔方程及单电子近似 299
8-5 多电子原子结构 299
（二）自洽场方法 300
（三）中心力场近似和屏蔽模型 302
（四）轨道能量和能级次序 304
（五）核外电子排布和元素周期律 308
（一）角动量的耦合 309
8-6 原子的状态和原子光谱项 309
（二）原子光谱项 311
（三）原子光谱项对应的能级 314
（一）跃迁几率和选择定则 317
8-7 原子光谱 317
（二）碱金属原子光谱 319
（三）塞曼效应 321
附录Ⅰ：R（r）方程的解 323
第九章 共价键理论和双原子分子结构 326
（一）波恩－奥本海默近似和H+2的薛定谔方程 327
9-1 氢分子离子的线性变分法处理 327
（二）线性变分法解薛定谔方程 328
（三）积分H？a、Hab和Sab的含义 330
（四）结果讨论 331
（一）分子轨道——分子中单电子波函数 333
9-2 分子轨道理论 333
（二）LCAO方法和成键三原则 334
（三）分子轨道的分类和符号 336
（一）双原子分子轨道的符号和能级 338
9-3 双原子分子结构 338
（四）电子在分子轨道中的排布原则 338
（二）同核双原子分子结构 339
（三）异核双原子分子结构 341
（一）角动量和谱项符号 343
9-4 双原子分子光谱项 343
（二）各种组态的电子谱项 344
（三）分子的电子谱项 345
（一）海特勒－伦敦法处理氢分子 346
9-5 H2分子结构和价键理论 346
（二）价键理论要点 349
（三）价键理论与分子轨道理论比较 350
（一）对称操作和对称元素 354
10-1 对称操作及其组合规律 354
第十章 分子对称性和群论初步 354
（二）对称操作组合规则 355
（三）对称操作对易规律 356
10-2 群的知识和分子点群 357
（一）群的定义 358
（二）子群、共轭类和群的同构 359
（三）分子点群和分类 360
（四）分子所属点群的确定 363
（五）分子的对称性和分子的物理性质 364
（一）对称操作的矩阵表示 365
10-3 群的表示和特征标 365
（二）群表示定义和性质 368
（三）不可约表示的性质 369
（四）特征标表介绍 371
（一）波函数作为不可约表示的基 373
10-4 群表示理论的应用 373
（二）群的直积表示 374
（三）投影算符法求对称性匹配函数 376
（一）离域分子轨道 381
11-1 饱和多原子分子结构 381
第十一章 多原子分子结构 381
（二）杂化轨道理论 385
（三）定域轨道的概念以及和离域轨道关系 389
（一）休克尔分子轨道法 391
11-2 共轭分子结构 391
（二）HMO应用实例 392
（三）共轭直链多烯和共轭环多烯 396
（四）含杂原子和无机共轭分子 398
（五）共轭大π键形成的条件和类型 400
（一）缺电子分子结构和多中心键 401
11-3 缺电子分子和原子簇的结构 401
（二）原子簇化合物及其结构规则 404
（一）晶体场理论 407
11-4 配位化合物结构 407
（二）配位化合物的结构和特性 410
（三）分子轨道理论和配位场理论 412
（四）σ-π配键与有关的配位化合物 417
（一）常用计算方法简介 420
11-5 分子性质的计算 420
（二）电离能和体系的总能量 422
（三）键能和解离能 423
（四）分子的几何构型和偶极矩 424
（五）电荷分布，键级和分子图 425
（一）结构的周期性和点阵 430
12-1 晶体结构的周期性和点阵理论 430
第十二章 晶体结构 430
（二）点阵单位和晶胞 431
（三）晶面及其表示法 433
（四）晶体的特征和晶体的缺陷 435
（一）晶体结构所可能包含的对称元素 437
12-2 晶体结构的对称性及其分类 437
（二）对称性与周期性相适应原理 440
（三）晶系的划分和14种空间点阵型式 442
（四）晶体的宏观对称性和32点群 443
（五）晶体的微观对称性和230空间群 444
（一）金属键和能带理论 445
12-3 金属键和金属晶体结构 445
（二）金属单质的三种典型结构 451
（三）金属原子半径 455
（四）合金的结构 456
（五）金属表面结构 457
（一）离子键和点阵能 459
12-4 离子键和离子晶体结构 459
（二）离子晶体的几种典型结构 462
（三）离子半径和离子的堆积规则 463
（四）离子极化 465
（五）复杂离子化合物及其结构规则 466
（一）共价键型晶体结构——金刚石 468
12-5 共价键型晶体结构和混合键型晶体结构 468
（二）混合键型晶体结构——石墨 469
12-6 分子间作用力，氢键和对应的晶体结构 470
（一）分子间作用力 471
（二）分子型晶体和范德华半径 472
（三）氢键和氢键型晶体 474
13-1 微观结构测定方法概论 479
第十三章 微观结构测定方法的原理及应用 479
（一）刚性转子模型 482
13-2 分子转动光谱 482
（二）非刚性转子模型 483
（四）多原子分子转动光谱简介 484
（三）转动光谱的应用 484
（一）谐振子模型 486
13-3 分子振动光谱 486
（二）非谐振子模型 487
（三）振动光谱的应用 488
（四）谱带的精细结构（振动－转动光谱） 490
（五）多原子分子的振动光谱简介 491
（一）双原子分子电子能级和选律 495
13-4 电子光谱 495
（二）谱带系一般结构（电子－振动光谱） 496
（三）富兰克－康登原理及其应用 497
（四）多原子分子电子光谱简介 498
（一）拉曼散射效应 499
13-5 拉曼光谱 499
（二）双原子分子的拉曼光谱 500
（三）激光拉曼光谱简介 501
（一）核磁矩和核磁共振的一般原理 502
13-6 核磁共振谱 502
（二）化学位移 505
（三）核的自旋－自旋耦合作用 508
（一）顺磁共振基本原理 509
13-7 顺磁共振谱 509
（二）g因子，精细结构和超精细结构 510
13-8 电子能谱 513
（一）电子能谱基本原理 513
（二）紫外光电子能谱（UPS） 514
（四）俄歇电子能谱（AES） 518
（三）X射线光电子能谱（XPS） 518
（一）X射线的产生以及与晶体的相互作用 520
13-9 X射线衍射法 520
（二）衍射方向 521
（三）衍射强度 524
（四）实验方法 525
（一）电子衍射法与X射线衍射法比较 528
13-10 电子衍射法 528
（二）电子衍射法测定气体分子的几何结构 529
（三）低能电子衍射法在表面分析中的应用 530
（一）概率 534
14-1 基本概念 534
第十四章 统计热力学基础 534
（二）宏观态和微观态 535
（三）热力学概率和熵 537
（四）独立等同可辨和不可辨的粒子体系 539
（一）麦克斯韦－玻耳兹曼统计法 541
14-2 麦克斯韦－玻耳兹曼统计 541
（五）量子态，能级和简并度 541
（二）麦克斯韦－玻耳兹曼分布定律 542
（一）配分函数的物理意义 548
14-3 配分函数及其与热力学函数间的关系 548
（二）独立等同可辨粒子体系的热力学函数 549
（三）独立等同不可辨粒子体系的热力学函数 550
（一）热力学第一定律的统计解释 552
14-4 热力学三大定律的统计解释 552
（三）热力学第三定律的统计解释 553
（二）热力学第二定律的统计解释 553
（一）平动配分函数 556
14-5 配分函数的计算 556
（二）转动配分函数 559
（三）振动配分函数 562
（四）电子配分函数 566
（六）粒子的全配分函数 568
（五）核配分函数 568
（一）玻色－爱因斯坦统计法 570
14-6 量子统计 570
（二）费米－狄喇克统计法 571
（三）金属中自由电子的热容 572
（二）自由能函数G？m（T）-H？m（OK）/T的计算和应用举例 573
（一）能量零点的选择对粒子配分函数的影响 573
14-7 统计热力学方法计算理想气体反应平衡常数 573
（三）从配分函数直接计算平衡常数 575
第十五章 宏观反应动力学 580
（一）化学反应速率 583
15-1 化学反应的速率方程 583
（二）质量作用定律 584
（三）反应级数和反应分子数 585
（一）零级反应 586
15-2 具有简单级数的反应 586
（二）一级反应 587
（三）二级反应 589
（四）三级反应 591
（五）速率方程的确定 592
（一）温度和反应速率之间的经验关系式 596
15-3 温度对反应速率的影响 596
（二）活化能对反应速率的影响 598
（三）活化能的物理意义 599
（一）对峙反应 600
15-4 典型的复杂反应 600
（二）平行反应 601
（三）连续反应 603
（一）稳态近似 606
15-5 稳态近似和平衡态近似 606
（二）平衡态近似 607
15-6 微观可逆性原理和仔细平衡原理 609
15-7 速率常数与平衡常数的关系 610
（一）直链反应 612
15-8 链反应 612
（二）支链反应——燃烧和爆炸反应 615
（一）遭遇对 619
15-9 液相反应 619
（二）扩散控制的反应 620
（三）液相中的快速反应 622
（四）化学振荡反应 624
15-10 流动体系的速率方程式 626
（一）理想活塞流的反应速率方程式 627
（二）理想回混流的速率方程式 629
（一）催化剂的特性 631
15-11 催化反应 631
（三）气－固相催化反应 634
（二）均相催化反应 634
（一）硬球碰撞模型 639
16-1 双分子反应的简单碰撞理论 639
第十六章 基元反应的速率理论 639
（二）反应硬球碰撞模型 641
（三）反应硬球碰撞模型与实验结果比较 643
（一）势能面 645
16-2 反应速率的过渡态理论 645
（二）过渡态理论 647
（三）过渡态理论的热力学处理 651
（一）林德曼理论 654
16-3 单分子反应理论 654
（二）RRKM理论 657
16-4 分子轨道对称守恒原理 658
（一）实验事实 659
（二）能量相关理论 660
（三）前线轨道理论 663
第十七章 分子反应动力学和表面化学 667
17-1 宏观速率常数与微观速率常数的关系 668
17-2 势能面及经典轨迹计算 670
（一）反应势能面特征对产物能量配分的影响 672
（二）有势垒的反应对反应物能量的选择性要求 673
（三）反应物分子的相对质量对于产物能量配分的影响 674
（一）化学发光光谱 675
17-3 分子反应动力学实验 675
（二）交叉分子束实验 677
17-4 表面化学的研究内容 682
（三）表面反应的研究 683
（二）表面结构的研究 683
（一）表面组成的研究 683
17-5 表面组成和价态对表面反应性能的影响 685
17-6 表面结构与表面反应性能的关系 688
（一）热脱附方法研究表面吸附态 691
17-7 表面吸附态和表面反应机理 691
（二）用表面能谱研究表面吸附态 694
（三）表面反应机理 695
18-1 光化学基本定律 699
第十八章 光化学 699
（二）比尔－朗伯光吸收定律 700
（一）光化学第一定律 700
（三）光化当量定律 701
（一）分子的态能级图 703
18-2 光物理的基本过程 703
（二）光激发和辐射跃迁 704
（三）无辐射跃迁 705
（四）分子间能量转移和猝灭过程 707
（一）光化学反应的类型 709
18-3 光化学反应 709
（二）光解离和预解离反应 711
（三）闪光光解动力学 712
（一）激光的基本原理 714
18-4 激光化学 714
（二）激光器的类型和基本特性 717
（三）激光化学反应中的光激发过程 718
（四）红外激光化学 719
（五）激光分离同位素 721
（六）超短脉冲紫外激光诱导化学反应 722
（一）金属导体和离子导体 725
19-1 电解质溶液的导电现象 725
第十九章 电化学 725
（二）法拉第定律 726
（三）电解质溶液的电导率 728
（四）离子的电迁移和迁移数 732
（一）离子强度和活度系数 738
19-2 电解质溶液的活度和活度系数 738
（二）强电解质的离子相互作用理论 739
（三）离子强度对溶液中离子反应速率的影响 744
（一）化学反应和电池 745
19-3 可逆电池的电动势 745
（二）化学反应的吉布斯自由能变化和可逆电池的电动势 746
（三）可逆电池和不可逆电池 747
（四）可逆电池的电动势测定 748
（五）可逆电池电动势与参加反应的各物质活度的关系 749
（六）可逆电池的电动势和温度关系 751
（一）电极电势表达式 754
19-4 电极电势和标准电极电势 754
（二）标准电极电势 755
（三）可逆电极的种类 757
（四）电极电势和电池电动势的计算 759
（五）电池电动势产生的原因 760
（一）浓差电池 762
19-5 浓差电池和液体接界电势 762
（二）液体接界电势 763
（三）液体接界电势的计算 764
（一）用氢离子选择性电极测溶液pH 766
19-6 离子选择性电极和膜电势 766
（二）离子选择性电极的一般工作机理 767
（三）电化学传感器 768
（四）膜电势 769
19-7 电解和极化现象 769
（一）极化和超电势 769
（二）超电势的测量方法及其应用 772
（三）氢超电势理论 776
19-8 应用电化学 779
（一）电解 779
（二）金属的电沉积 780
（三）金属的腐蚀和防腐 782
（四）化学电源 784
（一）表面电化学 788
19-9 电化学中的若干现代研究课题 788
（二）光电化学 791
附录 795