物理化學(xué)（何杰 ）（第三版）

《物理化學(xué)》（第三版）是按照工科物理化學(xué)課程教學(xué)的基本要求，結(jié)合多所學(xué)校相關(guān)專業(yè)教師的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)編寫而成的。全書共分11章：氣體的性質(zhì)、熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、多組分系統(tǒng)熱學(xué)、化學(xué)平衡、相平衡、統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)基礎(chǔ)、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)、表面現(xiàn)象、膠體分散系統(tǒng)等。本書在強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論的同時(shí)，注意物理化學(xué)概念間的關(guān)聯(lián)和原理的應(yīng)用。各章的小結(jié)在總結(jié)主要內(nèi)容的同時(shí)，凝練出本章節(jié)的主要思想與物理化學(xué)方法，以思維導(dǎo)圖的形式給出本章節(jié)相關(guān)公式和概念間的關(guān)聯(lián)。同時(shí)，每章后設(shè)有拓展閱讀，以拓寬視野，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。
《物理化學(xué)》（第三版）可作為化學(xué)類、化工類、材料類、環(huán)境類、生物類、地質(zhì)類、礦業(yè)類、輕工類等專業(yè)本科生的教材，也可供相關(guān)人員參考。

何杰，安徽理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，院長 教授，1987.9-1990.7 南京大學(xué)化學(xué)系物理化學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)，獲理學(xué)碩士學(xué)位。此階段主要從事脫蠟分子篩的結(jié)構(gòu)與物理化學(xué)性能研究。提出5 A分子篩中陽離子電場分布對(duì)脫蠟分子篩吸附活性和吸附穩(wěn)定性的影響，獲得肯定并得到應(yīng)用。
1990.7-至今 安徽理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院教師，安徽省首批優(yōu)秀青年教師，安徽省學(xué)科帶頭人培養(yǎng)對(duì)象。主要從事物理化學(xué)、催化原理、工業(yè)催化及相關(guān)課程的教學(xué)工作，同時(shí)在吸附、催化和催化新材料方面開展研究工作。
2000.9-2004.9 南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院物理化學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)，獲理學(xué)博士學(xué)位。此階段主要從事固體酸催化劑應(yīng)用研究，在負(fù)載型固體酸的結(jié)構(gòu)特征、性能等方面進(jìn)行了較深入的研究，發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文。
2005.3-2006.3 日本國立山梨大學(xué)博士后，開展燃料電池的燃料凈化以及甲烷重整制備氫氣的研究工作。
作為一名物理化學(xué)課程的教師，所負(fù)責(zé)的物理化學(xué)課程為安徽理工大學(xué)首批重點(diǎn)課程（2000年），目前為安徽理工大學(xué)“工業(yè)催化”精品課程的負(fù)責(zé)人，承擔(dān)著“工業(yè)催化”課程的建設(shè)任務(wù)。
作為一名教師，承擔(dān)的研究生課程有：量子化學(xué)概論，化學(xué)動(dòng)力學(xué)，膠體與表面化學(xué)，界面物理化學(xué)，固體表面化學(xué)，固體表面研究方法，高等催化原理，現(xiàn)代催化研究方法，材料表征技術(shù)，光催化原理，應(yīng)用化學(xué)學(xué)科前沿等課程。

前言
本書自2011年出版以來，使用的專業(yè)和學(xué)校不斷增加，受到了學(xué)生和同行的好評(píng)，2015年獲中國石油與化學(xué)工業(yè)優(yōu)秀出版物(教材類)一等獎(jiǎng)。2018年對(duì)該教材進(jìn)行了修訂與再版，第二版?zhèn)鞒辛说谝话娴奶厣?，同時(shí)基于廣大師生和同行專家的建議，以及在教學(xué)過程中對(duì)相關(guān)內(nèi)容的進(jìn)一步理解，豐富了第一版的內(nèi)容。為學(xué)生提供一本較好的理解物理化學(xué)基本概念、基本原理以及物理化學(xué)領(lǐng)域概貌，在章后列有的“本章核心概念和公式”，既是對(duì)本章的凝練，也是引導(dǎo)學(xué)生把握公式間的內(nèi)在聯(lián)系，這一思維導(dǎo)圖式的總結(jié)在現(xiàn)有的物理化學(xué)教材中具有明顯的創(chuàng)新性。第二版于2019年獲中國石油與化學(xué)工業(yè)優(yōu)秀出版物（教材類）一等獎(jiǎng)。
本次修訂是在保持第二版章節(jié)的基礎(chǔ)上，參考國內(nèi)外物理化學(xué)教材的內(nèi)容，對(duì)章節(jié)中的部分內(nèi)容進(jìn)行更新：一些問題能用形象化圖形表示的采用圖形表示，以便幫助學(xué)生理解問題并提供想象的空間；適當(dāng)引進(jìn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)成果與當(dāng)前的熱點(diǎn)問題；為了進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)物理化學(xué)概念在解決實(shí)際問題中的應(yīng)用，在習(xí)題中增加了應(yīng)用性的內(nèi)容。在章后增加“拓展閱讀材料”，閱讀材料結(jié)合章節(jié)內(nèi)容將物理化學(xué)知識(shí)具象化，實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)向?qū)I(yè)的延伸。
本次修訂目標(biāo)適用對(duì)象仍然是應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)工程與工藝、制藥工程、能源化學(xué)工程、無機(jī)非金屬材料等本科生，同時(shí)也考慮到高分子科學(xué)與工程、環(huán)境科學(xué)與工程、安全工程、精細(xì)化工等相關(guān)專業(yè)本科生的需求。
參加本次修訂工作的有：亳州學(xué)院張晴晴（第1章），安徽理工大學(xué)謝慕華、楊萍、何杰、石建軍（第2、3、7、9章），皖西學(xué)院鐘煜、李林剛（第4、8章），安徽建筑大學(xué)趙東林、陳少華（第5、6章），合肥大學(xué)鄧崇海、王黎麗、劉伶俐和蔡威盟（第10、11章）。全文由何杰教授統(tǒng)稿并任主編，鄧崇海、李林剛、陳少華、張晴晴任副主編。
南京大學(xué)侯文華教授、合肥工業(yè)大學(xué)崔鵬教授和安徽大學(xué)朱滿洲教授等對(duì)本教材的建設(shè)給予了鼓勵(lì)和大力支持；合肥大學(xué)邵國泉教授（第1、2版副主編）、安徽建筑大學(xué)劉瑾教授（第1、2版副主編）、皖西學(xué)院劉傳芳教授（第1版副主編）在教材的建設(shè)、傳承和對(duì)年輕人的培養(yǎng)中起著積極的作用；本教材的建設(shè)得到了高等學(xué)校省級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目“一流教材建設(shè)”項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)支持，編者在此一并表示衷心的感謝。
使用本書作教材的院校教師可向出版社索取配套課件：songlq75@***。
由于編者水平有限，雖然一再斟酌，但書中難免有疏漏和不當(dāng)之處，懇請(qǐng)各位讀者不吝指正，以便修改和提高。

編者
2024年6月



第一版前言
物理化學(xué)是一門理論性很強(qiáng)的學(xué)科。作為化學(xué)學(xué)科的一個(gè)重要分支，物理化學(xué)是現(xiàn)代化學(xué)的核心內(nèi)容和理論基礎(chǔ)，也是化學(xué)與化工類各專業(yè)本科生一門重要的主干基礎(chǔ)課程。通過物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，可使學(xué)生從理論高度認(rèn)識(shí)大千世界所呈現(xiàn)的化學(xué)現(xiàn)象的共同本質(zhì)，同時(shí)，通過物理化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)向?qū)I(yè)知識(shí)的滲透，可使學(xué)生了解基礎(chǔ)對(duì)專業(yè)的重要支撐作用。
物理化學(xué)蘊(yùn)含大量的科學(xué)方法論和哲學(xué)思想。就物理化學(xué)課程本身而言，除了讓學(xué)生學(xué)到有關(guān)物理化學(xué)方面的基本理論和基本技能以外，更重要的是通過這門課的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生從實(shí)際問題抽象為理論，并運(yùn)用理論分析和解決實(shí)際問題的方法論；物理化學(xué)具有很強(qiáng)的邏輯性，可使學(xué)生掌握嚴(yán)密的邏輯推理和思維方法，從而增進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和重組水平，得到科學(xué)方法的訓(xùn)練。因此，在一些章節(jié)內(nèi)容的小結(jié)中我們凸顯了相關(guān)的科學(xué)方法。
物理化學(xué)還是一門實(shí)驗(yàn)性學(xué)科。物理化學(xué)的一項(xiàng)重要任務(wù)就是將離散的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行定量關(guān)聯(lián)，從而建立有關(guān)化學(xué)過程的理論和技術(shù)方法。因此，對(duì)于化學(xué)化工類學(xué)生，物理化學(xué)是一門理論與實(shí)際緊密聯(lián)系的學(xué)科。在本教材拓展學(xué)習(xí)材料中介紹了物理化學(xué)在相關(guān)學(xué)科應(yīng)用的實(shí)例。
本教材根據(jù)幾所學(xué)校教師多年的教學(xué)實(shí)踐，以及在編者之間長期的合作與交流基礎(chǔ)上，通過集體對(duì)物理化學(xué)內(nèi)容的凝練編寫而成。由于使用本書的學(xué)生可能來自于化學(xué)、化工、制藥、應(yīng)用化學(xué)、高分子材料、能源、環(huán)境科學(xué)等不同學(xué)科，因此，在內(nèi)容選擇、例題與習(xí)題等方面不可能做到面面俱到，只能在拓展內(nèi)容上做適當(dāng)兼顧。本書第1、10、11章由合肥學(xué)院鄧崇海、邵國泉編寫；第2、3、7章由安徽理工大學(xué)謝慕華、邢宏龍和何杰編寫；第4、8章由皖西學(xué)院劉傳芳、李林剛編寫；第5、6章由安徽建筑工業(yè)學(xué)院趙東林、陳少華和馮紹杰編寫；第9章由黃山學(xué)院陳國平編寫。全書由何杰統(tǒng)稿任主編，邵國泉、劉傳芳、劉瑾任副主編。
在此，對(duì)本文參考文獻(xiàn)的作者及在編寫過程中給予幫助的同行表示由衷的感謝。
由于編者水平有限，書中難免有疏漏和不當(dāng)之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。


何杰
2011年11月于安徽理工大學(xué)



第二版前言
物理化學(xué)研究化學(xué)系統(tǒng)行為最為一般的宏觀、介觀、微觀規(guī)律與理論，是現(xiàn)代化學(xué)的核心內(nèi)容和理論基礎(chǔ)，也是化學(xué)與化工等專業(yè)本科生一門重要的核心與主干基礎(chǔ)課程。物理化學(xué)課程不僅在于它的基礎(chǔ)性、普適性，同時(shí)還在于它詮釋了基礎(chǔ)理論中的方法論和自然科學(xué)的哲學(xué)性，在各類人才培養(yǎng)中起著重要的作用。
本書自2011年出版以來，使用的學(xué)校和專業(yè)不斷增加，受到了學(xué)生和同行的好評(píng)，2015年獲中國石油與化學(xué)工業(yè)優(yōu)秀出版物（教材類）一等獎(jiǎng)。本次修訂再版基于廣大師生和同行專家對(duì)第一版的建議，以及在教學(xué)過程中對(duì)相關(guān)內(nèi)容的進(jìn)一步理解。我們的目標(biāo)仍然是為學(xué)生提供一本較好的理解物理化學(xué)基本概念、基本原理以及物理化學(xué)領(lǐng)域概貌的教科書，使學(xué)生有一個(gè)較堅(jiān)實(shí)的物理化學(xué)基礎(chǔ)。在強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)的同時(shí)，我們繼續(xù)探索如何向?qū)W生簡要介紹物理化學(xué)對(duì)相關(guān)學(xué)科的支撐作用，以強(qiáng)調(diào)物理化學(xué)的基礎(chǔ)性、前沿性和活力。同時(shí)，我們?nèi)匀槐３值谝话娴暮啙嵭?、可讀性，但不增加教材的篇幅。在本次修訂中，①為了使學(xué)生更好地掌握物理化學(xué)的各章概念與整體內(nèi)容，加強(qiáng)內(nèi)容的總結(jié)，章后凝練了各章節(jié)的公式；②網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展為學(xué)生了解物理化學(xué)基礎(chǔ)理論在相關(guān)學(xué)科的應(yīng)用提供了很好的平臺(tái)，因此，本次修訂時(shí)刪除了第一版中的拓展閱讀材料部分。
本次修訂目標(biāo)適用對(duì)象仍然是化學(xué)工程與工藝、制藥工程、能源化學(xué)工程和應(yīng)用化學(xué)等專業(yè)的本科生，同時(shí)也考慮到高分子科學(xué)與工程、環(huán)境科學(xué)與工程、安全工程等相關(guān)專業(yè)本科生的需求。
參加本次修訂工作的有：合肥學(xué)院鄧崇海、劉伶俐和亳州學(xué)院邵國泉（第1、10、11章），安徽理工大學(xué)謝慕華、邢宏龍、何杰、石建軍（第2、3、7、9章），皖西學(xué)院鐘煜、李林剛（第4、8章），安徽建筑大學(xué)趙東林、陳少華（第5、6章）。全文由何杰教授統(tǒng)稿并任主編，邵國泉、劉瑾、鄧崇海、李林剛?cè)胃敝骶帯?duì)為本書修訂提出建議、意見和幫助的廣大師生表示衷心的感謝。
由于編者水平有限，雖然一再斟酌，但書中難免有疏漏和不當(dāng)之處，懇請(qǐng)各位讀者批評(píng)、指正。


編者
2018年6月

緒論 1
0.1 物理化學(xué)研究的內(nèi)容 1
0.2 物理化學(xué)的研究方法 1
0.3 物理化學(xué)的發(fā)展 2
0.4 物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法 3

第1章 氣體的性質(zhì) 5
1.1 理想氣體 5
1.1.1 理想氣體模型 5
1.1.2 理想氣體狀態(tài)方程 6
1.1.3 摩爾氣體常數(shù) 8
1.2 理想氣體混合物 9
1.2.1 混合物組成表示法 9
1.2.2 理想氣體混合物的狀態(tài)方程 10
1.2.3 道爾頓分壓定律 10
1.2.4 阿馬伽分體積定律 11
1.3 真實(shí)氣體 12
1.3.1 真實(shí)氣體對(duì)理想氣體的偏離 12
1.3.2 氣體的液化 13
1.3.3 真實(shí)氣體狀態(tài)方程 16
1.4 對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理及普遍化壓縮因子圖 19
1.4.1 壓縮因子 20
1.4.2 對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理與普遍化壓縮因子圖 21
拓展閱讀材料 地球大氣 23
本章小結(jié) 26
思考題 27
習(xí)題 27

第2章 熱力學(xué)第一定律 29
2.1 熱力學(xué)概論 29
2.1.1 熱力學(xué)的研究對(duì)象 29
2.1.2 熱力學(xué)的研究方法 30
2.2 熱力學(xué)基本概念 30
2.2.1 系統(tǒng)與環(huán)境 30
2.2.2 狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù) 31
2.2.3 熱力學(xué)平衡態(tài) 32
2.2.4 過程與途徑 33
2.3 熱力學(xué)第一定律 33
2.3.1 熱和功 33
2.3.2 熱力學(xué)能 34
2.3.3 熱力學(xué)第一定律的文字表述 34
2.3.4 封閉系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式 35
2.4 可逆過程 36
2.4.1 功與過程 36
2.4.2 可逆過程與不可逆過程 38
2.5 恒容熱、恒壓熱及焓 40
2.5.1 恒容熱QV 40
2.5.2 恒壓熱Qp 與焓 40
2.6 熱容 41
2.7 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用 43
2.7.1 理想氣體的熱力學(xué)能和焓 43
2.7.2 理想氣體Cp,m 與CV,m 的關(guān)系 45
2.7.3 理想氣體的絕熱可逆過程 47
2.8 熱力學(xué)第一定律對(duì)實(shí)際氣體的應(yīng)用 49
2.8.1 焦耳-湯姆遜實(shí)驗(yàn) 50
2.8.2 節(jié)流膨脹過程的熱力學(xué)特征 50
2.8.3 焦耳-湯姆遜系數(shù)及其應(yīng)用 50
2.8.4 焦耳-湯姆遜轉(zhuǎn)化曲線 51
2.8.5 實(shí)際氣體恒溫過程中的ΔH 和ΔU 的計(jì)算 52
2.9 相變焓 53
2.9.1 相與相變 53
2.9.2 相變焓及可逆相變過程ΔU 、ΔH 、W 和Q 的計(jì)算 54
2.9.3 相變焓與溫度的關(guān)系 55
2.9.4 不可逆相變(非平衡壓力或非平衡溫度下) 56
2.10 化學(xué)反應(yīng)熱 57
2.10.1 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)度 57
2.10.2 摩爾反應(yīng)熱 58
2.10.3 物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)及標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓 59
2.10.4 標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓的計(jì)算 60
2.10.5 反應(yīng)熱的測量 65
2.10.6 標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓與溫度的關(guān)系 66
2.10.7 非等溫反應(yīng)過程熱的計(jì)算 68
拓展閱讀材料 化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)簡介 70
本章小結(jié) 73
思考題 75
習(xí)題 77

第3章 熱力學(xué)第二定律 80
3.1 自發(fā)過程的共同特征 80
3.1.1 自發(fā)過程 80
3.1.2 自發(fā)過程的實(shí)質(zhì) 81
3.2 熱力學(xué)第二定律 81
3.3 卡諾循環(huán)和卡諾定理 82
3.3.1 熱機(jī)效率 82
3.3.2 卡諾循環(huán) 82
3.3.3 卡諾熱機(jī)效率 83
3.3.4 卡諾定理及推論 84
3.4 熵的概念、克勞修斯不等式和熵增原理 86
3.4.1 熵的導(dǎo)出 86
3.4.2 克勞修斯不等式 87
3.4.3 熵增原理、熵判據(jù) 88
3.5 熵變的計(jì)算與應(yīng)用 89
3.5.1 環(huán)境的熵變 89
3.5.2 單純p、V、T 變化過程熵變的計(jì)算 89
3.5.3 相變化過程的熵變的計(jì)算 94
3.6 熵的物理意義和規(guī)定熵 96
3.6.1 熵的物理意義 96
3.6.2 熱力學(xué)第三定律 96
3.6.3 摩爾規(guī)定熵和標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵 97
3.6.4 化學(xué)變化過程熵變的計(jì)算 98
3.7 亥姆霍茲函數(shù)與吉布斯函數(shù) 99
3.7.1 亥姆霍茲函數(shù) 99
3.7.2 吉布斯函數(shù) 100
3.7.3 ΔA 及ΔG 的計(jì)算 101
3.8 熱力學(xué)基本方程 104
3.8.1 熱力學(xué)基本方程 104
3.8.2 麥克斯韋關(guān)系式 106
3.8.3 吉布斯-亥姆霍茲方程 108
拓展閱讀材料 節(jié)能減排 109
本章小結(jié) 110
思考題 112
習(xí)題 113

第4章 多組分系統(tǒng)熱力學(xué) 116
4.1 偏摩爾量 116
4.1.1 偏摩爾量的定義 117
4.1.2 偏摩爾量的集合公式 118
4.1.3 吉布斯-杜亥姆(Gibbs-Duhem)方程 118
4.1.4 不同偏摩爾量之間的關(guān)系 119
4.1.5 偏摩爾量的實(shí)驗(yàn)測定 120
4.2 化學(xué)勢 122
4.2.1 化學(xué)勢及其物理意義 122
4.2.2 多組分均相系統(tǒng)的熱力學(xué)基本方程(關(guān)系式) 123
4.2.3 化學(xué)勢與溫度和壓力的關(guān)系 124
4.3 氣體物質(zhì)的化學(xué)勢 125
4.3.1 理想氣體的化學(xué)勢 125
4.3.2 實(shí)際氣體物質(zhì)的化學(xué)勢 126
4.4 稀溶液中的兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律 128
4.4.1 拉烏爾定律 128
4.4.2 亨利定律 129
4.4.3 拉烏爾定律和亨利定律的比較 129
4.5 理想液態(tài)混合物及各組分的化學(xué)勢 130
4.5.1 理想液態(tài)混合物的定義 130
4.5.2 理想液體混合物中各組分的化學(xué)勢 130
4.5.3 理想液態(tài)混合物的通性 131
4.6 理想稀溶液及各組分的化學(xué)勢 133
4.6.1 理想稀溶液的定義 133
4.6.2 理想稀溶液中各組分的化學(xué)勢 133
4.6.3 理想稀溶液的依數(shù)性及其應(yīng)用 135
4.7 實(shí)際溶液及各組分的化學(xué)勢 139
4.7.1 實(shí)際溶液對(duì)理想模型的偏差 139
4.7.2 非理想液態(tài)混合物及化學(xué)勢 139
4.7.3 非理想稀溶液及化學(xué)勢 140
*4.7.4 活度因子的測定與計(jì)算 141
拓展閱讀材料 理想稀溶液中任一組分化學(xué)勢的應(yīng)用 142
利用鹽堿地及灘涂地種植水稻 143
本章小結(jié) 143
思考題 145
習(xí)題 145

第5章 化學(xué)平衡 148
5.1 化學(xué)反應(yīng)的平衡條件和化學(xué)反應(yīng)親和勢 148
5.2 化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)和等溫方程式 149
5.2.1 氣相反應(yīng)的平衡常數(shù)——化學(xué)反應(yīng)的等溫方程式 149
5.2.2 溶液中反應(yīng)的平衡常數(shù) 150
5.2.3 氣相反應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù) 152
5.3 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)與平衡常數(shù)的計(jì)算 152
5.3.1 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的反應(yīng)吉布斯函數(shù) 152
5.3.2 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成Gibbs函數(shù) 153
5.3.3 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與化學(xué)反應(yīng)計(jì)量方程式的關(guān)系 154
5.4 復(fù)相化學(xué)平衡 155
5.5 化學(xué)反應(yīng)平衡系統(tǒng)的計(jì)算 158
5.5.1 平衡常數(shù)的應(yīng)用 158
5.5.2 平衡混合物組成計(jì)算 158
5.6 各種因素對(duì)化學(xué)平衡的影響 160
5.6.1 溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響——化學(xué)反應(yīng)的等壓方程 160
5.6.2 壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響 163
5.6.3 惰性組分氣體對(duì)化學(xué)平衡的影響 164
5.6.4 物料配比對(duì)平衡組成的影響 166
*5.7 同時(shí)平衡、反應(yīng)耦合、近似計(jì)算 166
5.7.1 同時(shí)平衡 166
5.7.2 反應(yīng)耦合 167
5.7.3 近似計(jì)算 168
拓展閱讀材料 生化反應(yīng)的耦合 168
科學(xué)家侯德榜 169
本章小結(jié) 169
思考題 170
習(xí)題 171

第6章 相平衡 174
6.1 相律 174
6.1.1 相律的基本概念 174
6.1.2 吉布斯相律的推導(dǎo) 175
6.1.3 吉布斯相律的局限性與應(yīng)用 176
6.2 單組分系統(tǒng)的相圖 176
6.2.1 單組分系統(tǒng)的相律及其相圖特征 176
6.2.2 克拉貝龍方程和克勞修斯-克拉貝龍方程 177
6.2.3 典型的單組分系統(tǒng)相圖 179
6.2.4 單組分系統(tǒng)相變的特征與類型 181
6.3 二組分液態(tài)混合物的氣-液平衡相圖 182
6.3.1 二組分理想液態(tài)混合物系統(tǒng)氣-液平衡相圖 182
6.3.2 二組分理想液態(tài)混合物的氣-液平衡相圖的應(yīng)用 184
6.3.3 杠桿規(guī)則及其應(yīng)用 184
6.3.4 二組分非理想液態(tài)混合物的氣-液平衡相圖 185
6.4 部分互溶和完全不互溶雙液系統(tǒng)相圖 188
6.4.1 部分互溶雙液系統(tǒng)相圖 188
6.4.2 完全不互溶雙液系統(tǒng)相圖 190
6.5 二組分固-液平衡系統(tǒng)相圖 191
6.5.1 相圖與步冷曲線的繪制 191
6.5.2 固相完全互溶系統(tǒng)相圖 194
6.5.3 固相部分互溶系統(tǒng)相圖 195
6.5.4 固相完全不溶系統(tǒng)相圖 196
6.5.5 生成化合物系統(tǒng)相圖 196
6.5.6 二組分系統(tǒng)T-x 相圖的共同特征 198
6.6 三組分系統(tǒng)相圖 198
6.6.1 三角坐標(biāo)表示法 198
6.6.2 部分互溶三液系統(tǒng)相圖 199
6.6.3 部分互溶三液系統(tǒng)相圖的應(yīng)用 200
6.6.4 鹽水三組分系統(tǒng)的固-液相圖 200
拓展閱讀材料 黃子卿與水的三相點(diǎn) 201
本章小結(jié) 202
思考題 203
習(xí)題 203

第7章 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)基礎(chǔ) 209
7.1 概述 209
7.1.1 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)研究的對(duì)象與任務(wù) 209
7.1.2 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)研究方法 210
7.1.3 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)方法的特點(diǎn) 210
7.1.4 統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的分類 210
7.1.5 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的基本假設(shè) 211
7.1.6 最概然分布與平衡分布 211
7.2 玻爾茲曼分布律與粒子配分函數(shù) 214
7.2.1 玻爾茲曼分布律 214
7.2.2 粒子配分函數(shù)q 216
7.2.3 粒子配分函數(shù)的計(jì)算 217
7.3 配分函數(shù)和熱力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系 221
7.4 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)應(yīng)用——?dú)怏w 224
7.4.1 單原子氣體 224
7.4.2 雙原子及線型多原子氣體 225
7.5 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)應(yīng)用——理想氣體反應(yīng)的平衡常數(shù) 227
7.5.1 化學(xué)平衡體系的公共能量標(biāo)度 227
7.5.2 平衡常數(shù)的配分函數(shù)表達(dá)式 227
7.5.3 標(biāo)準(zhǔn)摩爾Gibbs函數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)
摩爾焓函數(shù) 230
拓展閱讀材料 中國統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的發(fā)展 233
本章小結(jié) 234
思考題 235
習(xí)題 236

第8章 化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 238
8.1 化學(xué)動(dòng)力學(xué)的基本概念 239
8.1.1 反應(yīng)速率 239
8.1.2 反應(yīng)速率的測定 240
8.1.3 基元反應(yīng)和非基元反應(yīng) 241
8.1.4 質(zhì)量作用定律 242
8.1.5 反應(yīng)級(jí)數(shù)和速率系數(shù) 243
8.2 具有簡單級(jí)數(shù)反應(yīng)的特點(diǎn) 244
8.2.1 零級(jí)反應(yīng) 244
8.2.2 一級(jí)反應(yīng) 245
8.2.3 二級(jí)反應(yīng) 246
*8.2.4 n 級(jí)反應(yīng) 249
8.2.5 反應(yīng)級(jí)數(shù)的測定和速率方程的確立 251
8.3 溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響 255
8.3.1 范特霍夫近似規(guī)律 255
8.3.2 阿倫尼烏斯公式 256
8.3.3 活化能 257
8.4 幾種典型的復(fù)雜反應(yīng) 259
8.4.1 對(duì)峙反應(yīng) 259
8.4.2 平行反應(yīng) 261
8.4.3 連串反應(yīng) 262
8.4.4 復(fù)雜反應(yīng)速率方程的近似處理方法 264
8.4.5 鏈反應(yīng) 267
8.5 反應(yīng)速率理論簡介 271
8.5.1 碰撞理論 271
8.5.2 過渡態(tài)理論 275
8.5.3 單分子反應(yīng)理論 280
*8.5.4 反應(yīng)速率理論的發(fā)展——分子反應(yīng)動(dòng)態(tài)學(xué)簡介 282
8.6 溶液中的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)簡介 284
8.7 催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 288
8.7.1 催化與催化作用 288
8.7.2 均相催化反應(yīng) 291
8.7.3 多相催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 294
8.8 光化學(xué)反應(yīng) 296
8.8.1 光化學(xué)基本定律 297
8.8.2 量子產(chǎn)率 297
8.8.3 光化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 298
*8.8.4 光化學(xué)反應(yīng)平衡 300
8.8.5 光敏反應(yīng)和化學(xué)發(fā)光 300
拓展閱讀材料 雙碳淺談與酶的作用 301
本章小結(jié) 303
思考題 305
習(xí)題 305

第9章 電化學(xué) 311
9.1 電解質(zhì)溶液導(dǎo)論 312
9.1.1 電解質(zhì)溶液導(dǎo)電機(jī)理及法拉第定律 312
9.1.2 離子的電遷移與遷移數(shù) 314
9.1.3 電導(dǎo)、電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率 316
9.1.4 電解質(zhì)溶液的活度 321
9.1.5 強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論簡介 323
9.2 可逆電池的構(gòu)成及其電動(dòng)勢測定 325
9.3 可逆電池的熱力學(xué) 329
9.3.1 Nernst方程 330
9.3.2 電池反應(yīng)有關(guān)熱力學(xué)量的關(guān)系 330
9.3.3 電極電勢和液體接界電勢 333
9.3.4 電動(dòng)勢測定的應(yīng)用 336
9.4 原電池的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 339
9.4.1 氧化還原反應(yīng) 339
9.4.2 擴(kuò)散過程——濃差電池 340
9.4.3 中和反應(yīng)與沉淀反應(yīng) 340
9.4.4 化學(xué)電源 341
9.5 電極過程 344
9.6 電解的實(shí)際應(yīng)用 349
9.6.1 金屬的析出 349
9.6.2 金屬的電化學(xué)腐蝕和防腐 351
拓展閱讀材料 電化學(xué)科學(xué)家簡介 353
本章小結(jié) 354
思考題 355
習(xí)題 357

第10章 表面現(xiàn)象 361
10.1 界面及界面特性 362
10.1.1 表面與界面 362
10.1.2 比表面積 362
10.2 表面吉布斯函數(shù)與表面張力 363
10.2.1 表面功、表面吉布斯函數(shù)及表面張力 363
10.2.2 表面熱力學(xué)基本方程 366
10.2.3 表面張力與溫度的關(guān)系 366
10.3 潤濕現(xiàn)象 367
10.3.1 潤濕角與楊氏方程 368
10.3.2 鋪展 369
10.4 彎曲液面的表面現(xiàn)象 369
10.4.1 彎曲液面下的附加壓力 369
10.4.2 附加壓力的大小——Yang-Laplace方程 370
10.4.3 毛細(xì)管現(xiàn)象 370
10.4.4 彎曲液面下附加壓力的應(yīng)用 371
10.5 彎曲液面上的飽和蒸氣壓 372
10.5.1 開爾文方程 372
10.5.2 亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成 373
10.6 溶液表面的吸附 374
10.6.1 溶液表面的吸附現(xiàn)象 374
10.6.2 表面吸附量(表面過剩) 375
10.6.3 Gibbs吸附公式 375
10.7 表面活性劑及其作用 377
10.7.1 表面活性劑的結(jié)構(gòu) 377
10.7.2 表面活性劑的分類 377
10.7.3 表面活性劑在溶液體相與表面層的分布 380
10.7.4 表面活性劑的實(shí)際應(yīng)用 383
10.7.5 表面活性劑的研究及展望 384
10.8 固體表面的吸附 384
10.8.1 物理吸附和化學(xué)吸附 384
10.8.2 經(jīng)驗(yàn)吸附等溫式 385
10.8.3 Langmuir吸附等溫式 387
10.8.4 多分子層吸附等溫式 390
拓展閱讀材料 材料的表面特性及應(yīng)用 390
本章小結(jié) 393
思考題 395
習(xí)題 396

第11章 膠體分散系統(tǒng) 398
11.1 概述 398
11.1.1 分散系統(tǒng)及其分類 398
11.1.2 膠體分散系統(tǒng)的制備與凈化 400
11.2 溶膠的動(dòng)力學(xué)和光學(xué)性質(zhì) 403
11.2.1 溶膠的動(dòng)力學(xué)性質(zhì) 403
11.2.2 溶膠的光學(xué)性質(zhì) 405
11.3 溶膠的電學(xué)性質(zhì) 407
11.3.1 膠體粒子的表面電荷 407
11.3.2 雙電層理論與膠團(tuán)結(jié)構(gòu) 408
11.3.3 溶膠的電動(dòng)現(xiàn)象 411
11.4 憎液溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用 412
11.5 大分子溶液 416
11.5.1 大分子化合物及其溶液 416
11.5.2 唐南平衡 419
11.6 凝膠 421
11.6.1 凝膠 421
11.6.2 凝膠的分類 421
11.6.3 凝膠的制備 422
11.6.4 凝膠的性質(zhì) 423
11.6.5 凝膠的應(yīng)用 424
11.7 乳狀液和微乳液 424
11.7.1 乳狀液 424
11.7.2 多重乳狀液 426
11.8 其他粗分散系統(tǒng) 427
11.8.1 泡沫 427
11.8.2 懸浮液 429
11.8.3 氣溶膠 430
拓展閱讀材料 大氣氣溶膠及其環(huán)境影響 430
本章小結(jié) 432
思考題 434
習(xí)題 434

附錄 436
附錄1 SI單位及常用基本常數(shù) 436
附錄2 能量單位間的換算 437
附錄3 物質(zhì)B的Sm 和ΔfGm 在不同標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)之間的換算因數(shù) 437
附錄4 元素的原子量表 438
附錄5 某些物質(zhì)的臨界參數(shù) 439
附錄6 某些氣體的范德華常數(shù) 440
附錄7 某些氣體的摩爾定壓熱容與溫度的關(guān)系(Cp,m =a+bT +cT2) 440
附錄8 某些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵及摩爾定壓熱容(p=100kPa,25℃) 441
附錄9 某些有機(jī)化合物標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓(p=100kPa,25℃) 443

參考文獻(xiàn) 444