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第0章 物理化学概论1

0.1 物理化学课程的基本内容1

0.2 物理化学的研究方法5

0.3 物理化学的量、量纲及量的单位7

第1章 化学热力学基础（18学时，供参考）14

1.0 化学热力学理论的基础和方法14

Ⅰ 热力学基本概念、热、功15

1.1 热力学基本概念15

1.2 热、功28

1.3 可逆过程、可逆过程的体积功30

Ⅱ 热力学第一定律34

1.4 热力学能、热力学第一定律34

1.5 定容热、定压热及焓36

1.6 热力学第一定律的应用38

1.7 节流过程、焦-汤效应55

1.8 稳流系统的热力学第一定律58

Ⅲ 热力学第二定律60

1.9 热转化为功的限度、卡诺循环60

1.10 热力学第二定律的经典表述62

1.11 熵、热力学第二定律的数学表达式63

1.12 系统熵变的计算66

Ⅳ 热力学第三定律72

1.13 热力学第三定律72

1.14 化学反应熵变的计算73

Ⅴ 熵与无序和有序74

1.15 熵是系统无序度的量度74

1.16 熵与热力学概率75

1.17 熵与生命及耗散结构77

Ⅵ 亥姆霍茨函数、吉布斯函数79

1.18 亥姆霍茨函数、亥姆霍茨函数判据79

1.19 吉布斯函数、吉布斯函数判据80

1.20 p、V、T变化及相变化过程△A、△G的计算81

Ⅶ 热力学函数的基本关系式84

1.21 热力学基本方程、吉布斯-亥姆霍茨方程84

1.22 麦克斯韦关系式、热力学状态方程86

Ⅷ 多组分系统热力学89

1.23 混合物、溶液及其组成标度89

1.24 偏摩尔量93

1.25 化学势96

1.26 气体的化学势、逸度99

习题102

计算题答案111

第2章 相平衡热力学（6学时）113

2.0 相平衡热力学研究的内容和方法113

Ⅰ 相律114

2.1 相律114

Ⅱ 单组分系统相平衡热力学119

2.2 克拉珀龙方程119

2.3 克劳休斯-克拉珀龙方程121

Ⅲ 多组分系统相平衡热力学125

2.4 拉乌尔定律、亨利定律125

2.5 理想液态混合物127

2.6 理想稀溶液132

2.7 理想稀溶液的分配定律136

2.8 理想稀溶液的依数性138

2.9 真实液态混合物、真实溶液、活度与活度因子143

习题146

计算题答案150

第3章 相平衡强度状态图（8学时）152

3.0 相平衡强度状态图研究的内容152

Ⅰ 单组分系统相图153

3.1 单组分系统的p-T图153

Ⅱ 二组分系统相图159

3.2 二组分系统气液平衡相图159

3.3 二组分系统液液、气液平衡相图170

3.4 二组分系统固液平衡相图176

Ⅲ 三组分系统相图189

3.5 三组分系统相图的等边三角形表示法189

3.6 三组分部分互溶系统的溶解度图191

3.7 三组分系统的盐类溶解度图192

习题193

计算题答案198

第4章 化学平衡热力学（4学时）199

4.0 化学平衡热力学研究的内容199

Ⅰ 化学反应标准平衡常数202

4.1 化学反应标准平衡常数的定义202

4.2 化学反应标准平衡常数的热力学计算法204

4.3 化学反应标准平衡常数与温度的关系206

Ⅱ 化学反应标准平衡常数的应用208

4.4 理想气体混合物反应的化学平衡208

4.5 真实气体混合物反应的化学平衡209

4.6 理想气体与纯固体（或纯液体）反应的化学平衡211

4.7 范特荷夫定温方程、化学反应方向的判断212

4.8 反应物的平衡转化率及系统平衡组成的计算217

4.9 各种因素对化学平衡移动的影响218

4.10 液态混合物中反应的化学平衡223

4.11 液态溶液中反应的化学平衡224

4.12 同时反应的化学平衡225

4.13 耦合反应的化学平衡227

习题229

计算题答案233

第5章 量子力学基础（4学时）235

5.0 量子力学研究的内容和方法235

Ⅰ 量子力学基本原理236

5.1 微观粒子运动的量子力学性质236

5.2 薛定谔方程240

5.3 量子力学算符242

5.4 量子力学的基本假定243

Ⅱ 量子力学对粒子平动、转动、振动的应用244

5.5 在势箱中粒子的平动244

5.6 双粒子刚性转子的转动250

5.7 谐振子的振动252

习题254

计算题答案257

第6章 结构化学初步（6学时）258

6.0 结构化学研究的内容和方法258

Ⅰ 原子结构258

6.1 单电子原子的结构258

6.2 多电子原子的结构265

Ⅱ 分子结构269

6.3 化学键的本质269

6.4 氢分子离子（H+2）的结构269

6.5 分子轨道理论275

Ⅲ 分子光谱278

6.6 分子的内部运动及光谱278

6.7 光谱的基本方程279

6.8 分子的转动光谱279

6.9 分子的振动光谱280

6.10 分子的电子光谱281

习题282

计算题答案283

第7章 统计热力学初步（8学时）284

7.0 统计热力学研究的内容和方法284

Ⅰ 分布、分布的概率288

7.1 能级分布、状态分布288

7.2 分布的概率290

7.3 平衡分布、摘取最大项原理291

Ⅱ 系综方法292

7.4 系综概念、统计热力学基本假设292

7.5 正则系综的系统态分布及概率294

Ⅲ 玻耳兹曼分布律、粒子配分函数295

7.6 玻耳兹曼分布律295

7.7 粒子配分函数296

7.8 热力学量与配分函数的关系301

Ⅳ 统计热力学对理想气体的应用305

7.9 理想气体的统计热力学模型、热容305

7.10 理想气体的熵306

7.11 理想气体化学反应标准平衡常数307

习题309

计算题答案311

第8章 化学动力学基础（16学时）312

8.0 化学动力学研究的内容和方法312

Ⅰ 化学反应速率与浓度的关系313

8.1 化学反应速率的定义313

8.2 化学反应速率方程315

8.3 化学反应速率方程的建立方法323

8.4 化学反应机理、元反应328

Ⅱ 化学反应速率与温度的关系331

8.5 化学反应速率与温度关系的经验方程331

8.6 活化能Ea及指前参量k0333

Ⅲ 复合反应动力学338

8.7 基本型的复合反应338

8.8 复合反应速率方程的近似处理法346

8.9 链反应350

Ⅳ 催化剂对化学反应速率的影响354

8.10 催化剂、催化作用354

8.11 关于催化剂的基本知识及催化剂的主要类型356

Ⅴ 元反应的速率理论360

8.12 简单碰撞理论（SCT）360

8.13 活化络合物理论（ACT）364

8.14 微观反应动力学367

Ⅵ 应用化学动力学371

8.15 溶液中反应动力学371

8.16 光化学反应动力学374

8.17 流动系统中的反应动力学379

8.18 聚合反应动力学382

8.19 酶催化反应动力学384

8.20 生化反应动力学389

8.21 微波化学反应动力学392

习题396

计算题答案405

第9章 界面层的热力学与动力学（6学时）406

9.0 界面层研究的内容和方法406

Ⅰ 表面张力、表面能408

9.1 表面张力408

9.2 影响表面张力的因素409

9.3 高度分散系统的表面能410

Ⅱ 液体表面的热力学性质411

9.4 弯曲液面的附加压力411

9.5 弯曲液面的饱和蒸气压414

9.6 润湿及其类型416

9.7 毛细管现象418

Ⅲ 新相生成的热力学及动力学419

9.8 新相生成与亚稳状态419

9.9 新相生成的热力学及动力学420

Ⅳ 吸附作用422

9.10 溶液界面上的吸附422

9.11 表面活性剂424

9.12 固体表面对气体的吸附431

Ⅴ 界面层的反应动力学437

9.13 气-固相催化反应的机理437

9.14 气-固相表面催化反应动力学、表观活化能438

9.15 液-固相反应动力学441

9.16 液-液相反应动力学442

习题443

计算题答案447

第10章 电化学反应的热力学与动力学（10学时）448

10.0 电化学反应的热力学与动力学研究的内容和方法448

Ⅰ 电解质溶液的电荷传导性质449

10.1 电解质的类型449

10.2 电导、电导率、摩尔电导率450

10.3 离子电迁移率、离子独立运动定律453

10.4 离子迁移数455

Ⅱ 电解质溶液的热力学性质456

10.5 离子的平均活度、平均活度因子456

10.6 电解质溶液的离子强度459

10.7 电解质溶液的离子互吸理论460

10.8弱电解质的电离平衡464

Ⅲ 电化学系统中的相间电势差及电池464

10.9 电化学系统中的相间电势差464

10.10 电池466

Ⅳ 电化学反应的热力学471

10.11 原电池电动势的定义471

10.12 能斯特方程473

Ⅴ 电化学反应的动力学482

10.13 电化学反应速率、交换电流密度482

10.14 极化、超电势483

10.15 电催化反应动力学487

Ⅵ 应用电化学490

10.16 电解池、电极反应的竞争490

10.17 化学电源495

10.18 金属的电化学腐蚀与防腐499

10.19 金属表面精饰及其动力学502

10.20 电化学合成503

10.21 生物电化学505

10.22 电化学传感器506

习题507

计算题答案513

第11章 胶体分散系统与粗分散系统（4学时）515

11.0 胶体分散系统与粗分散系统研究的内容和方法515

Ⅰ 胶体分散系统（1）憎液胶体——溶胶518

11.1 溶胶518

11.2 溶胶的性质519

11.3 溶胶的稳定527

11.4 溶胶的聚沉529

Ⅱ 胶体分散系统（2）缔合胶体——缔合胶束溶液530

11.5 缔合胶束溶液的性质和应用530

Ⅲ 胶体分散系统（3）亲液胶体——大分子溶液533

11.6 大分子溶液533

Ⅳ 粗分散系统538

11.7 乳状液538

11.8 泡沫、悬浮液及悬浮体540

Ⅴ 微乳状液541

11.9 微乳状液的定义、类型及结构541

11.10 微乳状液的性质及应用543

习题544

计算题答案547

选读Ⅰ 非平衡态热力学简介548

选读Ⅱ 非线性化学动力学简介554

附录563

附录Ⅰ 基本物理常量563

附录Ⅱ 中华人民共和国法定计量单位564

附录Ⅲ 物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯函数、标准摩尔熵和摩尔热容565

附录Ⅳ 某些有机化合物的标准摩尔燃烧焓（25℃）571

参考书目572

名词索引574

编后说明582