物理化學(xué)簡明教程

第1章熱力學(xué) 定律1
1.1熱力學(xué)概述3
1.1.1熱力學(xué)的基本內(nèi)容3
1.1.2熱力學(xué)研究方法的特點3
1.1.3幾個基本概念3
1.2熱力學(xué) 定律概述6
1.2.1熱功當(dāng)量與能量守恒定律6
1.2.2熱力學(xué) 定律的文字表述6
1.2.3內(nèi)能6
1.2.4熱力學(xué) 定律的數(shù)學(xué)表達式7
1.3準(zhǔn)靜態(tài)過程與可逆過程7
1.3.1準(zhǔn)靜態(tài)過程7
1.3.2可逆過程8
1.4功與途徑8
1.4.1體積功8
1.4.2膨脹(或壓縮) 過程的體積功9
1.4.3可逆相變化的體積功10
1.5焓11
1.5.1等容熱和內(nèi)能11
1.5.2等壓熱和焓11
1.6熱容12
1.6.1摩爾定容熱容CV,m12
1.6.2定壓熱容Cp和摩爾定壓熱容Cp,m13
1.6.3熱容與溫度的關(guān)系13
1.7理想氣體的內(nèi)能和焓13
1.7.1蓋·呂薩克-焦耳實驗13
1.7.2理想氣體的Cp與CV的關(guān)系15
1.8 熱過程的功和 熱可逆過程方程式16
1.8.1 熱過程的功16
1.8.2理想氣體 熱可逆過程方程式16
1.9焦耳-湯姆孫效應(yīng)——節(jié)流膨脹18
1.10熱化學(xué)基本概念19
1.10.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)19
1.10.2反應(yīng)進度20
1.10.3熱化學(xué)方程式和標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變21
1.11赫斯定律22
1.12幾種熱效應(yīng)23
1.12.1標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓23
1.12.2標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓23
1.12.3標(biāo)準(zhǔn)摩爾離子生成焓24
1.13反應(yīng)焓與溫度的關(guān)系——基爾霍夫方程25
第2章熱力學(xué)第二定律26
2.1自發(fā)變化28
2.2熱力學(xué)第二定律的表述28
2.3卡諾循環(huán)與卡諾定理29
2.3.1卡諾循環(huán)29
2.3.2熱機效率31
2.3.3卡諾定理31
2.4熵的概念32
2.4.1任意可逆循環(huán)的熱溫商32
2.4.2熵的引出33
2.4.3熵的定義33
2.5克勞修斯不等式和熵增加原理34
2.5.1不可逆過程的熱溫商34
2.5.2克勞修斯不等式34
2.5.3熵增加原理36
2.5.4克勞修斯不等式的意義36
2.6熵變的計算37
2.6.1等溫過程的熵變37
2.6.2變溫過程的熵變37
2.6.3相變化的熵變38
2.6.4環(huán)境的熵變39
2.7熵的物理意義和熱力學(xué)第三定律的本質(zhì)40
2.7.1熵的物理意義40
2.7.2熱力學(xué)第三定律及規(guī)定熵40
2.7.3化學(xué)反應(yīng)熵變的計算41
2.8亥姆霍茲自由能和吉布斯自由能41
2.8.1定義新的狀態(tài)函數(shù)的意義41
2.8.2亥姆霍茲自由能41
2.8.3吉布斯自由能42
2.9熱力學(xué)函數(shù)間的重要關(guān)系式43
2.9.1熱力學(xué)的四個基本公式43
2.9.2麥克斯韋關(guān)系式45
2.10ΔG的計算46
2.10.1簡單狀態(tài)變化等溫過程的ΔG的計算46
2.10.2相變過程的ΔG的計算46
2.10.3化學(xué)反應(yīng)的ΔG的計算48
2.10.4ΔG隨溫度T的變化48
第3章多組分系統(tǒng)50
3.1多組分體系基礎(chǔ)概念及組成的表示法52
3.1.1多組分體系的分類52
3.1.2組成的表示方法52
3.2偏摩爾量53
3.2.1偏摩爾量的定義53
3.2.2偏摩爾量的應(yīng)用——偏摩爾量的集合公式53
3.2.3吉布斯-杜亥姆公式54
3.3化學(xué)勢55
3.3.1化學(xué)勢的定義55
3.3.2多組分體系中熱力學(xué)的基本公式56
3.3.3化學(xué)勢在多相平衡中的應(yīng)用56
3.3.4化學(xué)勢與溫度、壓力的關(guān)系57
3.4氣體物質(zhì)的化學(xué)勢58
3.4.1純理想氣體的化學(xué)勢58
3.4.2混合理想氣體的化學(xué)勢59
3.4.3非理想氣體的化學(xué)勢59
3.5稀溶液的兩個經(jīng)驗定律59
3.5.1拉烏爾定律59
3.5.2亨利定律60
3.6理想液態(tài)混合物中各組分的化學(xué)勢60
3.6.1理想液態(tài)混合物的定義60
3.6.2理想液態(tài)混合物中各組分的化學(xué)勢61
3.6.3理想液態(tài)混合物的通性62
3.7稀溶液中各組分的化學(xué)勢62
3.7.1稀溶液的定義62
3.7.2稀溶液溶劑化學(xué)勢的表達式62
3.7.3稀溶液溶質(zhì)化學(xué)勢的表達式62
3.8活度、活度因子和實際溶液各組分化學(xué)勢的表達式63
3.8.1活度和活度因子63
3.8.2實際溶液溶劑化學(xué)勢的表達式64
3.8.3實際溶液溶質(zhì)化學(xué)勢的表達式64
3.9稀溶液的依數(shù)性65
3.9.1蒸氣壓降低65
3.9.2凝固點降低65
3.9.3沸點升高67
3.9.4產(chǎn)生滲透壓68
第4章相平衡71
4.1相律73
4.1.1相的概念73
4.1.2相平衡的研究方法74
4.1.3物種數(shù)和獨立組分數(shù)的關(guān)系74
4.1.4相律的概念76
4.1.5相律的應(yīng)用77
4.2單組分體系的相平衡78
4.2.1克拉貝龍方程78
4.2.2克勞修斯-克拉貝龍方程78
4.2.3外壓與蒸氣壓的關(guān)系80
4.2.4單組分體系的相圖81
4.3二組分體系的相平衡82
4.3.1理想的 互溶雙液系83
4.3.2非理想的 互溶雙液系87
4.3.3部分互溶的雙液系89
4.3.4不互溶的雙液系91
4.3.5固相不互溶的二組分固液體系92
4.3.6 互溶固溶體的二組分固液體系99
4.3.7部分互溶固溶體的二組分固液體系100
4.4三組分體系的相平衡102
4.4.1等邊三角形坐標(biāo)102
4.4.2部分互溶的三液體體系103
4.4.3二固體和一液體的水鹽體系104
第5章化學(xué)平衡106
5.1化學(xué)反應(yīng)平衡的條件108
5.1.1化學(xué)反應(yīng)和平衡態(tài)108
5.1.2化學(xué)反應(yīng)的平衡態(tài)108
5.1.3化學(xué)反應(yīng)的平衡條件108
5.2化學(xué)反應(yīng)的等溫方程式和平衡常數(shù)110
5.2.1化學(xué)反應(yīng)的等溫方程式110
5.2.2化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)111
5.2.3化學(xué)反應(yīng)等溫方程式判斷反應(yīng)的方向111
5.3標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)和經(jīng)驗平衡常數(shù)112
5.3.1平衡常數(shù)與化學(xué)方程式的關(guān)系112
5.3.2經(jīng)驗平衡常數(shù)112
5.4復(fù)相化學(xué)平衡115
5.4.1復(fù)相化學(xué)反應(yīng)115
5.4.2解離壓力116
5.5平衡常數(shù)的測定和平衡轉(zhuǎn)化率的計算117
5.5.1平衡常數(shù)的測定117
5.5.2平衡轉(zhuǎn)化率的計算117
5.6標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能及平衡常數(shù)的計算118
5.6.1標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能的改變量118
5.6.2標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能118
5.7溫度、壓力及惰性氣體對平衡的影響119
5.7.1平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系——范特霍夫方程119
5.7.2壓力對化學(xué)平衡的影響120
5.7.3惰性氣體對化學(xué)平衡的影響121
第6章電解質(zhì)溶液122
6.1電化學(xué)的基本概念和基本定律124
6.1.1電化學(xué)裝置124
6.1.2導(dǎo)體124
6.1.3電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機理124
6.1.4法拉第定律126
6.1.5離子的電遷移和遷移數(shù)130
6.2電導(dǎo)、電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率及其應(yīng)用134
6.2.1電導(dǎo)、電導(dǎo)率和摩爾電導(dǎo)率134
6.2.2電導(dǎo)的測定135
6.2.3電導(dǎo)率、摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系136
6.2.4電導(dǎo)測定的應(yīng)用138
6.3強電解質(zhì)溶液理論簡介139
6.3.1平均活度、平均活度系數(shù)和平均質(zhì)量摩爾濃度139
6.3.2離子強度141
6.3.3德拜-休克爾極限定律141
第7章可逆電池電動勢及其應(yīng)用142
7.1可逆電池和可逆電極144
7.1.1組成可逆電池的必要條件144
7.1.2可逆電極和電極反應(yīng)144
7.2可逆電池電動勢146
7.2.1對消法測定可逆電池電動勢146
7.2.2電池的表示方法、電池反應(yīng)、設(shè)計電池146
7.3可逆電池的熱力學(xué)150
7.4電池電動勢測定的應(yīng)用153
7.4.1判斷反應(yīng)的趨勢 153
7.4.2計算難溶鹽的活度積等標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)153
7.4.3計算離子平均活度和平均活度系數(shù)154
7.4.4測定pH值154
第8章電解與極化156
8.1理論分解電壓和分解電壓158
8.1.1理論分解電壓158
8.1.2分解電壓158
8.2極化159
8.2.1極化的類型159
8.2.2超電勢160
8.2.3極化曲線161
8.2.4氫超電勢和塔菲爾公式161
8.3電解時電極上的競爭反應(yīng)163
8.3.1 電解時陰極反應(yīng)163
8.3.2金屬的分離164
8.3.3電解時陽極反應(yīng)164
8.4金屬的腐蝕和防腐164
8.4.1金屬的腐蝕164
8.4.2鐵銹的組成165
8.4.3腐蝕時陰極的反應(yīng)165
8.4.4金屬的防腐166
8.5化學(xué)電源166
8.5.1燃料電池166
8.5.2一次電池167
8.5.3二次電池167
8.5.4鋰離子電池167
第9章化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)168
9.1化學(xué)動力學(xué)的基本概念170
9.1.1化學(xué)動力學(xué)的研究對象170
9.1.2化學(xué)反應(yīng)速率170
9.1.3動力學(xué)曲線170
9.1.4基元反應(yīng)和質(zhì)量作用定律171
9.1.5反應(yīng)分子數(shù)172
9.1.6反應(yīng)速率方程172
9.1.7反應(yīng)級數(shù)172
9.1.8反應(yīng)速率常數(shù)172
9.1.9反應(yīng)機理172
9.2簡單級數(shù)反應(yīng)173
9.2.1一級反應(yīng)173
9.2.2二級反應(yīng)174
9.2.3三級反應(yīng)176
9.2.4零級反應(yīng)177
9.2.5n級反應(yīng)177
9.2.6反應(yīng)級數(shù)的確定178
9.3典型的復(fù)雜反應(yīng)179
9.3.1對峙反應(yīng)179
9.3.2平行反應(yīng)180
9.3.3連續(xù)反應(yīng)181
9.3.4復(fù)雜反應(yīng)的近似處理方法182
9.4溫度對反應(yīng)速率的影響183
9.4.1范特霍夫近似規(guī)律183
9.4.2阿倫尼烏斯公式183
9.4.3活化能184
9.4.4阿倫尼烏斯公式的應(yīng)用185
9.4.5活化能的求算187
9.5鏈反應(yīng)187
9.6光化學(xué)反應(yīng)190
9.6.1光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)190
9.6.2光化學(xué)定律191
9.6.3量子產(chǎn)率191
9.6.4光化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)192
9.6.5光化學(xué)反應(yīng)特點192
9.7催化反應(yīng)動力學(xué)193
9.7.1催化劑與催化作用193
9.7.2催化劑的特性193
9.7.3催化劑的組成及其作用194
9.7.4酶催化195
0章表面與膠體化學(xué)197
10.1表面自由能與表面張力199
10.2彎曲表面的附加壓力和蒸氣壓201
10.2.1彎曲表面的附加壓力——楊-拉普拉斯公式201
10.2.2毛細管現(xiàn)象202
10.2.3彎曲液面的蒸氣壓——開爾文公式202
10.3液體界面性質(zhì)203
10.3.1液體-液體的鋪展203
10.3.2溶液表面張力與濃度的關(guān)系204
10.3.3溶液表面吸附204
10.4表面活性劑及其作用205
10.4.1表面活性劑分子的結(jié)構(gòu)特點205
10.4.2表面活性劑的分類206
10.4.3表面活性劑的臨界膠束濃度206
10.4.4表面活性劑的親水親油平衡206
10.4.5表面活性劑的作用206
10.5液-固界面性質(zhì)207
10.5.1黏附功207
10.5.2浸濕功207
10.5.3鋪展系數(shù)208
10.5.4潤濕作用和接觸角208
10.6固體表面吸附209
10.6.1吸附劑和吸附質(zhì)209
10.6.2吸附量209
10.6.3朗繆爾吸附等溫式210
10.6.4物理吸附和化學(xué)吸附211
10.6.5吸附熱2
10.7氣-固相表面催化反應(yīng)213
10.8分散系統(tǒng)的分類214
10.9溶膠膠粒的結(jié)構(gòu)214
10.10溶膠的力學(xué)和光學(xué)性質(zhì)215
10.10.1布朗運動215
10.10.2溶膠的擴散216
10.10.3溶膠的滲透壓216
10.10.4溶膠的沉降和沉降平衡216
10.10.5丁達爾效應(yīng)217
10.11溶膠的電學(xué)性質(zhì)218
10.11.1電泳218
10.11.2電滲219
10.11.3流動電勢和沉降電勢219
10.12溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用219
10.12.1影響溶膠穩(wěn)定性的因素219
10.12.2聚沉作用219
參考文獻221