第7章 电化学 1
7.1 电化学中的基本概念及法拉第定律 1
7.1.1 原电池和电解池 1
7.1.2 法拉第定律 2
7.2 离子的电迁移和迁移数 3
7.2.1 离子的电迁移 3
7.2.2 离子的迁移数 5
7.2.3 离子迁移数的测定 6
7.3 电解质溶液的电导 8
7.3.1 电导、电导率、摩尔电导率 8
7.3.2 电导的测定 8
7.3.3 电导率和摩尔电导率与浓度的关系 9
7.3.4 离子独立运动定律和离子的摩尔电导率 10
7.3.5 电导测定的应用 12
7.4 电解质的活度和活度因子 13
7.4.1 电解质的平均离子活度和平均离子活度因子 13
7.4.2 离子强度 15
7.4.3 德拜-休克尔（Debye-Hückel）电解质溶液理论及其极限公式 16
7.5 电化学系统的热力学描述 18
7.5.1 电化学势定义 18
7.5.2 不同物质的电化学势 18
7.5.3 电化学势判据 19
7.6 电池电动势产生的机理 20
7.6.1 电池的书写方法 20
7.6.2 电池电动势的组成 21
7.6.3 电极与其电极液之间的电势差 21
7.6.4 液体接界电势及其消除 22
7.6.5 接触电势差 23
7.7 可逆电池及电池电动势的测定 24
7.7.1 可逆电池 24
7.7.2 标准电池 25
7.7.3 电池电动势的测定 26
7.8 可逆电池的热力学 27
7.8.1 可逆电池电动势与电池中化学反应吉布斯函数的关系 27
7.8.2 由电池电动势的温度系数计算电池中化学反应的摩尔反应熵 27
7.8.3 电池可逆放电时的摩尔反应热 28
7.8.4 由电池电动势及其温度系数计算电池中化学反应的摩尔反应焓 28
7.8.5 化学能转化为电能的效率问题 28
7.8.6 能斯特方程 29
7.9 电极电势 30
7.9.1 电极电势 30
7.9.2 电池电动势的计算 33
7.10 电极的种类 34
7.10.1 第一类电极 35
7.10.2 第二类电极 35
7.10.3 第三类电极 36
7.10.4 离子选择性电极 37
7.11 原电池的设计及其应用 38
7.11.1 将氧化还原反应设计成电池 39
7.11.2 将中和反应设计成电池 40
7.11.3 将沉淀反应设计成电池 41
7.11.4 将扩散过程设计成电池——浓差电池 41
7.11.5 化学电源 42
7.12 分解电压 44
7.12.1 分解电压与理论分解电压 45
7.12.2 实际分解电压与析出电势 46
7.13 极化作用 47
7.13.1 极化现象 47
7.13.2 极化曲线的测定 47
7.13.3 电解池与原电池极化的区别 48
7.14 电解时电极上的竞争反应 49
本章要求 51
思考题 51
习题 53
第8章 统计热力学基础 58
8.1 概论 58
8.1.1 统计热力学的研究内容和方法 58
8.1.2 统计系统的分类 58
8.1.3 统计热力学的基本原理 59
8.1.4 统计方法的分类 60
8.2 微观粒子的运动形式、能级、量子态与简并度 60
8.2.1 微观粒子的运动形式 60
8.2.2 运动自由度 60
8.2.3 分子的平动能级 61
8.2.4 双原子分子的转动能级 61
8.2.5 双原子分子的振动能级 62
8.2.6 电子运动与核运动的能级 62
8.3 最概然分布 62
8.3.1 微观粒子的分布 62
8.3.2 最概然分布 63
8.4 能级分布的微态数 65
8.4.1 定域子系统能级分布的微态数 65
8.4.2 离域子系统能级分布的微态数 66
8.5 玻尔兹曼统计 67
8.5.1 经典玻尔兹曼统计 67
8.5.2 按量子力学修正了的玻尔兹曼统计 69
8.5.3 Bose-Einstein统计 70
8.5.4 Fermi-Dirac统计 70
8.5.5 几种统计方法的比较 70
8.6 粒子配分函数的定义、性质及与热力学函数的关系 71
8.6.1 粒子的配分函数的定义 71
8.6.2 配分函数与热力学函数的关系 72
8.6.3 配分函数的析因子性质 73
8.6.4 能量零点的选择对配分函数的影响 74
8.6.5 能量零点的选择对热力学函数的影响 75
8.7 粒子配分函数的计算 76
8.7.1 平动配分函数的计算 76
8.7.2 转动配分函数的计算 77
8.7.3 振动配分函数的计算 78
8.7.4 电子运动与核运动配分函数的计算 80
8.8 统计热力学在理想气体中的应用 80
8.8.1 理想气体热力学函数的计算 80
8.8.2 理想气体反应的标准平衡常数 84
8.9 热力学定律的统计力学解释 89
8.9.1 热力学第一定律 89
8.9.2 热力学第二定律 90
8.9.3 热力学第三定律 90
本章要求 91
思考题 91
习题 92
第9章 界面现象的热力学 94
9.1 界面现象的本质 94
9.1.1 界（表）面张力、表面功和表面吉布斯函数 94
9.1.2 纯组分表面热力学基本方程 96
9.1.3 界面张力的影响因素 96
9.2 气-液界面现象 98
9.2.1 弯曲液面的附加压力 98
9.2.2 弯曲液面的蒸气压 99
9.2.3 亚稳状态 100
9.2.4 溶液表面的吸附 101
9.2.5 溶液的表面吸附量与吉布斯吸附等温式 101
9.2.6 吉布斯界面模型和吉布斯吸附等温式的热力学导出 102
9.2.7 表面活性剂及其性质 105
9.3 气-固界面现象 107
9.3.1 气-固界面上的吸附 107
9.3.2 气-固吸附理论 109
9.4 液-固界面现象 115
9.4.1 润湿现象 115
9.4.2 接触角与杨氏方程 118
9.4.3 接触角与沾湿、浸湿和铺展的关系 118
9.4.4 毛细现象 119
9.4.5 固体自溶液中的吸附 120
9.5 液-液界面现象 121
9.5.1.液-液界面的铺展 121
9.5.2 液-液界面张力 121
9.5.3 不溶性单分子表面膜 122
本章要求 124
思考题 124
习题 124
第10章 化学动力学 128
10.1 化学反应速率的表示和速率方程 129
10.1.1 反应速率的定义 129
10.1.2 反应速率的测定 130
10.1.3 速率方程 130
10.1.4 非基元反应、基元反应、基元反应分子数 131
10.1.5 基元反应的速率方程-质量作用定律 131
10.1.6 总包反应的速率方程 132
10.1.7 反应级数和速率常数 133
10.2 速率方程的积分式 134
10.2.1 一级反应 134
10.2.2 二级反应 136
10.2.3 零级反应 138
10.2.4 n级反应 139
10.2.5 简单级数反级动力学特征小结 139
10.3 速率方程的确定 140
10.3.1 积分法 140
10.3.2 微分法 141
10.3.3 半衰期法 143
10.3.4 隔离法 143
10.4 温度对反应速率的影响 144
10.4.1 阿伦尼乌斯（Arrhenius）方程 144
10.4.2 阿伦尼乌斯（Arrhenius）活化能 146
10.4.3 活化能与反应热的关系 147
10.5 典型的复合反应 148
10.5.1 对行反应 148
10.5.2 平行反应 150
10.5.3 连串反应 152
10.6 复合反应速率的近似处理方法 154
10.6.1 速控步骤近似法 154
10.6.2 稳态近似法 154
10.6.3 平衡态近似法 155
10.6.4 复合反应的活化能 159
10.7 链反应 160
10.7.1 链反应的特征 160
10.7.2 直链反应的机理及速率方程 161
10.7.3 支链反应与爆炸 162
10.8 气体反应的碰撞理论 164
10.8.1 气体反应的碰撞理论 165
10.8.2 阿伦尼乌斯活化能（实验活化能）与临界能的关系 166
10.8.3 碰撞理论导出的阿伦尼乌斯公式指前因子 166
10.8.4 简单碰撞理论的校正 167
10.9 过渡态理论 168
10.9.1 势能面 168
10.9.2 由过渡态理论计算反应速率常数——艾琳方程 170
10.9.3 艾琳方程的热力学表示形式 172
10.9.4 过渡态理论导出的阿伦尼乌斯活化能和指前因子 173
10.10 溶液中的反应 174
10.10.1 笼效应 174
10.10.2 原盐效应——离子强度的影响 176
10.11 光化学反应 178
10.11.1 光化学反应的初级过程、次级过程 178
10.11.2 光化学反应的基本定律 179
10.11.3 量子效率和量子产率 180
10.11.4 光化学反应动力学 181
10.11.5 温度对光化学反应速率的影响 183
10.11.6 光化学平衡 183
10.11.7 化学发光 185
10.11.8 激光化学简述 185
10.12 催化作用 186
10.12.1 催化剂和催化作用 186
10.12.2 催化反应的一般机理和催化反应活化能 186
10.12.3 催化剂的基本特征 188
10.13 均相催化反应 189
10.13.1 酸碱催化 190
10.13.2 络合催化 191
10.13.3 酶催化反应 192
10.14 多相催化反应 194
10.14.1 固体催化剂表面上的吸附 195
10.14.2 表面反应控制的气-固相反应动力学 196
10.14.3 气-固催化反应的表观活化能 198
10.15 分子反应动态学简介 199
本章要求 200
思考题 201
习题 202
第11章 胶体化学 209
11.1 分散系统及胶体系统概述 209
11.1.1 分散系统的定义及分类 209
11.1.2 胶体系统的分类 209
11.1.3 溶胶系统的特点 210
11.2 溶胶的制备及净化 210
11.2.1 制备溶胶的一般条件 210
11.2.2 制备溶胶的方法 211
11.2.3 溶胶的净化 211
11.3 溶胶的动力性质 212
11.3.1 布朗运动 212
11.3.2 扩散 213
11.3.3 沉降与沉降平衡 214
11.4 溶胶的光学性质 215
11.4.1 丁铎尔（Tyndall）效应 215
11.4.2 雷利（Rayleigh）公式 216
11.4.3 溶胶的颜色 216
11.4.4 超显微镜与粒子形状、大小的测定 217
11.5 溶胶的电学性质和胶团结构 217
11.5.1 溶胶粒子表面电荷的来源 217
11.5.2 电动现象 218
11.5.3 溶胶双电层结构模型与ξ电势 220
11.5.4 胶团结构 222
11.6 溶胶的稳定与聚沉 223
11.6.1 溶胶稳定性理论——DLVO理论 223
11.6.2 溶胶的聚沉及电解质的聚沉作用 224
11.6.3 高分子化合物（聚合物）对溶胶的稳定及聚沉作用 225
11.6.4 正负溶胶间的相互作用 226
11.7 高分子溶液与唐南平衡 226
11.7.1 高分子化合物溶液的渗透压 227
11.7.2 唐南平衡 227
11.8 乳状液、微乳液 229
11.8.1 乳状液的定义及分类 229
11.8.2 乳化剂和乳状液的稳定性 229
11.8.3 乳状液的破坏 230
11.8.4 微乳液 230
11.9 凝胶 231
11.9.1 凝胶及其通性 231
11.9.2 凝胶的分类 232
11.9.3 凝胶的形成 232
11.9.4 凝胶的性质 234
本章要求 236
思考题 236
习题 237
下册习题参考答案 239
参考文献 245