目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 物理化學的研究對像 1
1.1.1 過程的能量、方向和限度 1
1.1.2 過程進行的速率和機理 1
1.1.3 物質結構和性質 1
1.2 物理化學的研究方法 2
1.2.1 熱力學方法 2
1.2.2 動力學方法 2
1.2.3 量子力學方法 2
1.3 物理化學的作用和學習方法 3
1.3.1 注重思想方法 3
1.3.2 注重數理邏輯 3
1.3.3 注重公式、結論和定律的適用條件 3
1.3.4 注重習題的分析與解答 3
1.3.5 注重思考和總結 4
第2章 熱力學**定律和熱化學 5
2.1 熱力學基本概念 5
2.1.1 繫統和環境 5
2.1.2 狀態和狀態函數 6
2.1.3 容量性質和強度性質 7
2.1.4 過程和途徑 7
2.1.5 熱力學平衡態 9
2.2 熱力學**定律 9
2.2.1 熱力學**定律的數學表達式 9
2.2.2 熱力學 10
2.2.3 熱和功 11
2.3體積功 12
2.3.1 體積功 12
2.3.2 體積功的計算 12
2.3.3 *大體積功 13
2.4 熱力學過程 15
2.4.1 熱力學可逆過程 15
2.4.2 過逆過程與*大功 16
2.4.3 可逆相變體積功 16
2.5 熱力學**定律的兩個重要推論 17
2.5.1 兩個重要的推論 18
2.5.2 焓 18
2.6 標準熱容 19
2.6.1 熱力學標準狀態 19
2.6.2 標準熱容 19
2.6.3 熱容與溫度的關繫 21
2.6.4 理想氣體的熱容 22
2.7 氣體狀態變化過程的熱力學 23
2.7.1 理的熱力學與23
2.7.2 熱過24
2.7.3 實際氣體的節流膨脹 27
2.8 變熱與變30
2.8.1 標準變30
2.8.2 相變化過程的AU 30
2.8.3 相變焓隨溫度的變化 31
2.9 化學反應熱效應 32
2.9.1 化學反應熱效應 32
2.9.2 熱力學標準態33
2.9.3 應度34
2.9.4 摩爾反應焓 34
2.9.5 標準應34
2.9.6 定35
2.9.7 化學反應焓變的計算 35
2.10 焓變與溫度的關繫——基爾霍夫方程 37
2.11*熱性質數據的來源 40
2.11.1 定40
2.11.2 經驗半經驗方法 40
2.11.3 理論方法 41
2.12*熱力學函數的量子化學理論計算 42
思考題 43
習題 45
第3章 熱力學第二定律 50
3.1 自發過程的共同特征 50
3.2 熱力學第二定律的經典表述 51
3.3 卡諾定理與熱力學第二定律的建立 52
3.3.1 卡諾循環 52
3.3.2 卡諾定理54
3.4 熵函數與可逆性判據 55
3.4.1 可逆過程的熱溫商與熵函數 56
3.4.2 不可逆過程的熱溫商與熵函數 57
3.4.3 克勞修斯不等式與熵增大原理 58
3.5 熵變的計算 59
3.5.1 恆溫過程的熵變 60
3.5.2 恆壓或恆容變溫過程的熵變 61
3.5.3 過的變62
3.5.4 絕熱過程的熵變 64
3.5.5 變過的變65
3.6 熵的物理意義 70
3.6.1 自發過程的微觀本質 70
3.6.2 熵與微觀狀態數的關繫 71
3.7 熱力學第三定律及化學反應的熵變 72
3.7.1 熱力學第三定律 72
3.7.2 標準摩爾熵 73
3.7.3 化學反應熵變的計算 74
3.8 吉布斯函數和亥姆霍茲函數 75
3.8.1 恆溫恆容繫統——亥姆霍茲函數 75
3.8.2 恆溫恆壓繫統——吉布斯函數 76
3.9 ΔG的計算 77
3.9.1 恆溫可逆過程的ΔG 77
3.9.2 相變過程的ΔG 78
3.9.3 化學應的ΔG 81
3.9.4 ΔG隨溫度了的變化——吉布斯-亥姆霍茲公式 82
3.10 封閉繫統的熱力學基本方程 83
3.10.1 熱力學基本方程 83
3.10.2 U、H、A、G的一階偏導數和吉布斯-亥姆霍茲方程 84
3.10.3 麥克斯韋關繫式 85
3.10.4 U、H、S對了的偏導數 85
3.10.5 其他重要的偏微分方程 85
3.11* 統計熱力學簡介 87
3.11.1 統計熱力學的基本思想 87
3.11.2 統計熱力學的主要結論 90
思考題 95
習題 96
第4章 多組分繫統熱力學 101
4.1 偏摩爾量 101
4.1.1 偏摩爾量的定義 102
4.1.2 偏摩爾量的重要公式 103
4.1.3 偏摩爾量的求算 106
4.2 化學勢與熱力學平衡 106
4.2.1 化學勢的定義 106
4.2.2 化學勢判據 107
4.2.3 氣體、純液體、純固體的化學勢 108
4.3 稀溶液中的兩個經驗定律 110
4.3.1 溶液濃度的表示法 110
4.3.2 拉烏爾定律 112
4.3.3 亨利定律 112
4.3.4 兩定律的聯繫與區別 113
4.4 理想溶液 114
4.4.1 理想溶液的定義 114
4.4.2 理想溶液蒸氣壓與組成的關繫 114
4.4.3 理的化學勢116
4.4.4 理想溶液形成過程的熱力學函數變化 117
4.5 理想稀溶液 119
4.5.1理想稀溶液的化學勢119
4.5.2 理想稀溶液的依數性 120
4.6 實際溶液和活度 126
4.6.1 實際溶液的蒸氣壓 126
4.6.2 活度與實際溶液的化學勢 127
思考題128
習題 129
第5章 相平衡 132
5.1 幾個基本概念 132
5.1.1 相和相數 132
5.1.2 物種數和獨立組分數 133
5.1.3 自由度 135
5.2 相律及其計算 135
5.2.1 相律的推導 135
5.2.2 相律的應用 137
5.3 單組分繫統的相平衡 138
5.3.1 克拉貝龍方程 138
5.3.2 克拉貝龍-克勞修斯方程 140
5.3.3 單組分繫統相圖舉例 141
5.4 二組分繫統液-氣平衡相圖 143
5.4.1 完全不互溶雙液繫統 143
5.4.2 完全互溶繫統 144
5.5 簡單低共熔混合物二組分繫統液-固平衡相圖 146
5.5.1 形成簡單低共熔混合合金繫統相圖 147
5.5.2 形成簡單低共熔混合水鹽繫統相圖 151
5.6 形成化合物的二組分繫統液-固平衡相圖 153
5.6.1 形成穩定化合物繫統的相圖 153
5.6.2 形成不穩定化合物繫統的相圖 154
5.7 完全互溶固溶體的二組分繫統液-固平衡相圖 155
5.8 部分互溶固溶體的二組分繫統液-固平衡相圖 157
5.8.1 低共溶型部分互溶固溶體的相圖 157
5.8.2 轉熔型部分互溶固溶體的相圖 158
5.9 部分互溶的二組分繫統液-液溶解平衡相圖 159
5.10 三組分繫統相圖簡介 161
5.10.1 等邊三角形坐標圖示法 161
5.10.2 二鹽—水繫統相圖 162
5.10.3 部分互溶的三組分繫統液-液溶解平衡相圖 164
思考題 165
習題 167
第6章 化學平衡 170
6.1 化學平衡的熱力學條件 170
6.2 化學反應的標準平衡常數 171
6.2.1 化學反應的標準平衡常數 171
6.2.2 分解反應的標準平衡常數與分解壓 172
6.3 化學反應等溫方程 174
6.3.1 化學反應等溫方程 174
6.3.2 化學反應等溫方程的應用 175
6.4 標準平衡常數的求算與測定 176
6.4.1 Ke的理論計算 176
6.4.2 的實驗測定 179
6.5 溫度對標準平衡常數的影響 180
6.5.1 範特霍夫等壓方程 180
6.5.2 等方的應用181
6.6 其他因素對化學平衡的影響 184
6.6.1 分壓（或濃度）的影響 185
6.6.2 總壓的影響 185
6.6.3 惰性氣體的影響 185
6.6.4 平衡移動原理 186
6.7 平衡混合物組成的計算示例 186
6.8 非平衡熱力學簡介 189
6.8.1 非平衡熱力學的發展 189
6.8.2 煽流和精產生 190
6.8.3 近平衡區 193
6.8.4 遠離平衡區與自組織現像 195
思考題 196
習題 197
第7章 電解質溶液 200
7.1 電解質溶液的平衡性質 200
7.1.1 電解質和離子的化學勢 200
7.1.2 電解質溶液的活度和活度繫數 201
7.1.3 離子平均活度和平均活度繫數 201
7.1.4 離子強度 202
7.1.5 電解質溶液活度的理論離子互吸理論 205
7.2 電解質溶液的傳遞性質 206
7.2.1 電導及電導率 206
7.2.2 摩爾電導率 207
7.2.3 電導率及摩爾電導率與電解質濃度的關繫 208
7.2.4 離子獨立運動定律 209
7.2.5 電導測定的一些應用 210
7.3 離子電遷移率和遷移數 213
7.3.1 離子電遷移率 213
7.3.2 離子遷移數 214
7.3.3 遷移數與電遷移率的關繫 215
思考題 215
習題 216
第8章 電化學 217
8.1 電化學繫統概述 217
8.2 電化學繫統中的界面電勢差 218
8.2.1 電化學繫統中的界面電勢差 218
8.2.2 電動勢的產生 220
8.3 可逆電池和可逆電極 220
8.3.1 可逆電池和不可逆電池 221
8.3.2 電極的類型 223
8.3.3 可逆電池的設計與表示方法 224
8.3.4 電動勢的測定 225
8.3.5 可逆電池電動勢的取號 226
8.4 可逆電池熱力學 227
8.4.1 可逆電池電動勢與濃度的關繫 227
8.4.2 電動勢E及其溫度繫數與電池反應熱力學量的關繫 229
8.4.3 離子的熱力學量 230
8.5 電極電勢和電池電動勢 232
8.5.1 標準氫電極 232
8.5.2 標準電極電勢 232
8.5.3 電池電動勢的計算 237
8.6 電動勢測定的應用 242
8.6.1 判斷化學反應趨勢 242
8.6.2 計算化學反應的平衡常數 243
8.6.3 計算微溶鹽活度積 243
8.6.4 計算離子平均活度繫數 244
8.6.5 pH的測定 245
8.6.6 電勢滴定 246
8.7 電極的極化和過電勢 246
8.7.1 不可逆條件下的電極電勢 246
8.7.2 電極極化的原因 247
8.7.3 過勢的量249
8.8 電解時的電極反應 250
8.8.1 陰極反應 251
8.8.2 陽極反應 252
8.9 金屬的電化學腐蝕與防腐 253
8.9.1 金屬的電化學腐蝕 253
8.9.2 金屬的防腐 256
8.10* 化學傳感器和化學電源 258
8.10.1 化學傳感器簡介 258
8.10.2 化學260
8.11* 生物電化學 262
8.11.1 細胞膜與膜電勢 262
8.11.2 電化學在生物體中的應用 263
思考題 263
習題 264
第9章 界面現像 269
9.1 表面張力與表面能 269
9.1.1 表面張力 269
9.1.2 表面能 270
9.1.3 表面張力與溫度的關繫 271
*9.2 面熱力學 271
9.2.1 存在相界面的熱力學基本方程 271
9.2.2 有界面相時的平衡判據與平衡條件 272
9.3 彎曲表面下的壓力及附加壓力 272
9.4 彎曲液面的蒸氣壓 275
9.4.1 凸面液體（或液滴）飽和蒸氣壓隨曲率半徑的變化 275
9.4.2 凹面液體的飽和蒸氣壓隨曲率半徑的變化 276
9.4.3 過飽和狀態 276
9.5 液體界面的性質 278
9.5.1 液體的鋪展 278
9.5.2 溶液表面的吸附現像 278
9.5.3 吉布斯吸附公式 280
9.5.4 分子在兩相界面上的定向排列 280
9.6 液體與固體的界面現像 282
9.6.1 液體在固體表面上的潤濕作用 282
9.6.2 接觸角與潤濕 284
9.7