本书定位为新工科“底层通识”教材,为材料、化工、能源、环境、生物、制药等专业夯实物理化学根基。内容分为热力学定律、多组分单相系统、化学平衡、相平衡、电化学、界面现象、化学动力学、胶体分散系统八章。章节结构编排与同类教材有较大差异,层层递进,更具逻辑性;对重难点概念阐释深入透彻,并有创新性观点提出;例 题解析步骤详尽,题后附“讨论”环节,提升学生逻辑思维和综合应用能力。本书适合作为高等院校上述专业的物理化学教材或参考用书。

绪论 0.1物理化学的定义/ 001 0.2物理化学的研究内容/ 001 0.2.1 化学热力学/ 002 0.2.2 化学动力学/ 002 0.2.3 结构化学/ 002 0.2.4 统计热力学/ 002 0.3物理化学的学习方法/ 002 0.3.1 物理化学的研究方法/ 002 0.3.2 物理化学的学习要求/ 003 1热力学定律 引言/ 005 1.1基本概念/ 006 1.1.1 系统和环境/ 006 1.1.2 状态/ 007 1.1.3 状态函数/ 007 1.1.4 变化、过程和途径/ 008 思考题/ 009 1.2热力学第一定律/ 009 1.2.1 热和功/ 010 1.2.2 热力学能/ 011 1.2.3 热力学第一定律的表达式/ 011 思考题/ 012 1.3体积功、可逆过程/ 012 1.3.1 体积功的定义/ 012 1.3.2 几种过程体积功的计算/ 013 1.3.3 可逆过程/ 013 思考题/ 015 1.4热容与焓/ 015 1.4.1 热容的定义/ 015 1.4.2 热容与温度的关系/ 016 1.4.3 理想气体的热容/ 017 1.4.4 焓的定义/ 017 思考题/ 018 1.5热力学第一定律在简单状态变化过程中的应用/ 019 1.5.1 热力学第一定律在理想气体简单状态变化过程中的应用/ 019 1.5.2 热力学第一定律在实际气体简单状态变化过程中的应用/ 024 1.5.3 热力学第一定律在凝聚相系统简单状态变化过程中的应用/ 025 思考题/ 026 1.6热力学第二定律/ 027 1.6.1 热力学第二定律的文字表述/ 027 1.6.2 卡诺循环、卡诺热机和卡诺定理/ 028 思考题/ 030 1.7熵函数和克劳修斯不等式/ 030 1.7.1 熵的定义/ 030 1.7.2 克劳修斯不等式———热力学第二定律的数学表达式/ 032 1.7.3 熵增原理/ 033 1.7.4 熵的物理意义/ 034 思考题/ 034 1.8亥姆霍兹函数与吉布斯函数/ 034 1.8.1 亥姆霍兹函数和吉布斯函数的定义和物理意义/ 035 1.8.2 过程方向和限度的判据/ 036 思考题/ 036 1.9热力学函数关系式/ 037 1.9.1 定义式/ 037 1.9.2 热力学基本方程/ 037 1.9.3 一阶导数式/ 037 1.9.4 麦克斯韦关系式/ 038 1.9.5 热力学关系式的应用/ 039 思考题/ 046 1.10热力学原理在相变化过程中的应用/ 047 1.10.1 相的概念/ 047 1.10.2 相变化的种类/ 047 1.10.3 可逆相变/ 048 1.10.4 可逆相变的摩尔相变焓和相变熵/ 048 1.10.5 不可逆相变的相变焓和相变熵的计算/ 049思考题/ 050 1.11热力学原理在化学变化中的应用/ 051 1.11.1 热力学第一定律在化学变化中的应用———热化学/ 051 1.11.2 化学反应的ΔrS m 和ΔrG m / 058 思考题/ 060 习题/ 060 2多组分单相系统 引言/ 065 2.1化学势和偏摩尔量/ 066 2.1.1 化学势/ 066 2.1.2 偏摩尔量/ 069 思考题/ 072 2.2化学势的表达式/ 072 2.2.1 纯物质的化学势表达式/ 072 2.2.2 理想气体混合物中任一组分B 的化学势表达式/ 073 2.2.3 实际气体的化学势及逸度的概念/ 074 思考题/ 074 2.3拉乌尔定律和亨利定律/ 074 2.3.1 拉乌尔定律/ 074 2.3.2 亨利定律/ 075 2.3.3 拉乌尔定律与亨利定律的比较/ 076 思考题/ 077 2.4理想液态混合物/ 077 2.4.1 定义/ 077 2.4.2 理想液态混合物中任一组分B 的化学势表达式/ 078 2.4.3 理想液态混合物的混合性质/ 078 思考题/ 080 2.5理想稀溶液/ 080 2.5.1 定义/ 080 2.5.2 理想稀溶液各组分的化学势表达式/ 081 2.5.3 理想稀溶液的依数性/ 082 思考题/ 087 2.6活度和活度因子/ 087 2.6.1 非理想液态混合物/ 087 2.6.2 非理想溶液/ 088 思考题/ 088 习题/ 089 3化学平衡 引言/ 091 3.1化学反应的方向和限度/ 091 思考题/ 093 3.2化学反应的等温方程和平衡常数/ 093 3.2.1 化学反应的等温方程/ 093 3.2.2 化学反应的平衡常数/ 094 3.2.3 有纯凝聚相参与的复相反应/ 095 思考题/ 097 3.3平衡常数与平衡组成/ 097 3.3.1 热力学方法求算K / 097 3.3.2 用平衡组成求算K / 098 3.3.3 经验平衡常数/ 099 3.3.4 由平衡常数求算平衡组成/ 100 思考题/ 101 3.4化学反应的等压方程和影响平衡移动的因素/ 102 3.4.1 温度对标准平衡常数的影响———范托夫方程/ 102 3.4.2 系统总压变化对平衡的影响/ 104 3.4.3 加入惰性气体对平衡的影响/ 105 3.4.4 增加反应物或移走产物对平衡的影响/ 106 思考题/ 106 3.5同时化学平衡/ 106 思考题/ 107 习题/ 108 4相平衡 引言/ 111 4.1相律/ 111 4.1.1 自由度/ 111 4.1.2 独立组分数和相数/ 112 4.1.3 相律的推导/ 112 思考题/ 114 4.2单组分系统的相律和相图/ 114 4.2.1 克劳修斯-克拉佩龙方程/ 115 4.2.2 水的相图/ 115 4.2.3 其他单组分系统相图/ 119 思考题/ 119 4.3二组分系统相图/ 119 4.3.1 如何得到相图? / 120 4.3.2 如何认识相图? / 123 4.3.3 两相区可以给出哪些信息? / 130 4.3.4 三相线上发生什么变化? / 133 思考题/ 136 4.4二组分固液系统复杂相图的分析和应用/ 136 4.4.1 复杂相图举例/ 136 4.4.2 二组分固液相图的应用/ 139 思考题/ 140 习题/ 140 5电化学 引言/ 143 5.1电池装置/ 143 5.1.1 电池装置中的闭合回路/ 144 5.1.2 电池符号/ 145 5.1.3 法拉第定律/ 145 思考题/ 146 5.2电解质溶液的导电性/ 146 5.2.1 电解质溶液的电导、电导率和摩尔电导率/ 146 5.2.2 离子的电迁移率和离子迁移数/ 151 思考题/ 154 5.3电解质溶液的活度/ 154 5.3.1 离子平均活度和平均离子活度系数/ 154 5.3.2 离子强度/ 156 思考题/ 156 5.4可逆电池与可逆电极/ 157 5.4.1 可逆电池/ 157 5.4.2 可逆电极/ 158 5.4.3 可逆电池热力学/ 161 思考题/ 163 5.5电池电动势和电极电势/ 163 5.5.1 电动势产生的机理/ 163 5.5.2 电极电势/ 165 5.5.3 能斯特方程/ 167 思考题/ 169 5.6电池电动势测定的应用/ 169 5.6.1 判断反应方向/ 169 5.6.2 求化学反应的热力学量/ 170 5.6.3 求化学反应的平衡常数/ 171 5.6.4 求溶液的平均离子活度系数/ 172 5.6.5 求溶液的pH 值/ 173 5.6.6 将浓差扩散过程设计成电池/ 174 思考题/ 175 5.7电解和极化作用/ 175 5.7.1 分解电压和电极极化/ 176 5.7.2 同一电极上不同反应的竞争/ 178 5.7.3 应用/ 179 思考题/ 181 5.8金属的电化学腐蚀与防护简介/ 181 5.8.1 金属的电化学腐蚀/ 182 5.8.2 腐蚀的防护/ 182 思考题/ 183 习题/ 183 6界面现象 引言/ 188 6.1表面张力和比表面吉布斯函数/ 188 6.1.1 表面张力/ 188 6.1.2 表面张力的影响因素/ 189 6.1.3 比表面吉布斯函数/ 190 6.1.4 表面热力学/ 191 思考题/ 192 6.2弯曲液面/ 192 6.2.1 附加压力/ 192 6.2.2 拉普拉斯公式———附加压力的计算公式/ 193 6.2.3 毛细现象/ 193 6.2.4 开尔文公式———微小液滴和小气泡的饱和蒸气压/ 194 6.2.5 亚稳状态/ 196 思考题/ 198 6.3固液界面——润湿现象/ 199 6.3.1 接触角与杨氏方程/ 199 6.3.2 润湿的分类/ 200 思考题/ 201 6.4固体表面/ 201 6.4.1 吸附的分类/ 201 6.4.2 吸附曲线/ 202 6.4.3 吸附热/ 203 6.4.4 吸附等温式/ 203 思考题/ 206 6.5溶液表面/ 206 6.5.1 溶液表面的吸附现象/ 206 6.5.2 表面吸附量与吉布斯吸附等温式/ 206 6.5.3 表面活性剂及其用途/ 207 思考题/ 209 习题/ 209 7化学动力学 引言/ 211 7.1化学动力学基本概念/ 212 7.1.1 反应速率/ 212 7.1.2 基元反应和反应机理/ 213 7.1.3 质量作用定律/ 213 7.1.4 反应级数/ 214 7.1.5 以气体分压表示的速率方程/ 215 思考题/ 215 7.2简单级数反应/ 215 7.2.1 零级反应/ 216 7.2.2 一级反应/ 216 7.2.3 二级反应/ 217 7.2.4 三级反应和n 级反应/ 219 7.2.5 速率方程的实验测定/ 219 思考题/ 221 7.3温度对反应速率的影响——阿伦尼乌斯方程/ 221 7.3.1 阿伦尼乌斯方程/ 222 7.3.2 反应速率与温度的关系曲线/ 224 7.3.3 活化能的定义及物理意义/ 224 思考题/ 226 7.4几种典型的复杂反应体系/ 226 7.4.1 对峙反应/ 226 7.4.2 平行反应/ 228 7.4.3 连串反应/ 229 思考题/ 230 7.5反应机理与速率方程/ 231 7.5.1 反应机理分类/ 231 7.5.2 根据反应机理建立速率方程/ 231 思考题/ 234 7.6催化反应/ 234 7.6.1 催化剂与催化反应/ 235 7.6.2 催化反应的一般机理/ 235 7.6.3 催化剂的基本特性/ 236 思考题/ 237 习题/ 237 8胶体分散系统 引言/ 241 8.1分散系统的分类和胶体的基本特性/ 242 思考题/ 243 8.2溶胶的制备和净化/ 243 8.2.1 溶胶的制备/ 243 8.2.2 溶胶的净化/ 245 8.2.3 溶胶的老化/ 245 8.2.4 单分散胶体/ 245 思考题/ 246 8.3溶胶的胶团结构和双电层理论/ 246 8.3.1 溶胶的胶团结构/ 246 8.3.2 双电层理论/ 247 思考题/ 248 8.4溶胶的电动现象/ 248 8.4.1 电泳/ 248 8.4.2 电渗/ 249 8.4.3 流动电势和沉降电势/ 249 思考题/ 249 8.5溶胶的光学性质/ 250 8.5.1 丁铎尔效应/ 250 8.5.2 瑞利公式/ 250 思考题/ 251 8.6溶胶的动力学性质/ 251 8.6.1 无规则热运动/ 251 8.6.2 扩散和渗透/ 252 8.6.3 沉降和沉降平衡/ 253 思考题/ 253 8.7溶胶的稳定和聚沉/ 254 8.7.1 溶胶稳定的原因/ 254 8.7.2 影响溶胶聚沉的因素/ 254 思考题/ 256 习题/ 256 附录 附录Ⅰ国际单位制/ 258 附录Ⅱ压强的单位及换算/ 259 附录Ⅲ能量的单位及换算/ 259 附录Ⅳ希腊字母表/ 260 附录Ⅴ一些气体的等压摩尔热容与温度的关系/ 261 附录Ⅵ一些物质在标准压力下的热力学数据/ 261 附录Ⅶ一些有机物的标准摩尔燃烧焓/ 266 附录Ⅷ本书所用符号名称/ 266 参考文献