目錄
前言
第一章 熱力學第零定律與氣體狀態(tài)方程 1
第一節(jié) 熱力學概述與熱力學基本概念 1
一、熱力學概述 1
二、熱力學的一些基本概念 3
第二節(jié) 熱力學第零定律 溫度 5
一、熱力學第零定律 5
二、溫度概念 6
三、溫度計和溫標 7
四、溫度的微觀解釋 8
第三節(jié) 理想氣體狀態(tài)方程 9
一、理想氣體狀態(tài)的描述 9
二、理想氣體的微觀模型 12
三、分壓強與分體積 12
第四節(jié) 實際氣體狀態(tài)方程 14
一、維里方程 14
二、范德華方程 17
三、對應狀態(tài)原理與通用壓縮因子圖 22
本章小結(jié) 25
思考題 26
習題 27
第二章 熱力學第一定律及其應用 36
第一節(jié) 準靜態(tài)過程 功和熱 36
一、準靜態(tài)過程 36
二、功和熱 37
三、體積功 38
第二節(jié) 熱力學第一定律 43
一、熱力學第一定律的建立 43
二、熱力學能 44
三、封閉系統(tǒng)熱力學第一定律的數(shù)學表達式 45
第三節(jié) 焓與熱容 47
一、等容過程 47
二、等壓過程與狀態(tài)函數(shù)焓的引入 48
三、熱容與溫度的關系 50
四、pC與VC的關系 51
第四節(jié) 熱力學第一定律對理想氣體的應用 53
一、自由膨脹——焦耳實驗 53
二、絕熱過程 54
三、多方過程 58
第五節(jié) 循環(huán)過程 卡諾循環(huán) 59
一、循環(huán)過程 59
二、卡諾循環(huán) 62
三、卡諾定理及其推論 65
第六節(jié) 焦耳-湯姆孫效應——實際氣體的ΔU 和ΔH 66
一、焦耳-湯姆孫實驗——節(jié)流過程 66
二、焦耳-湯姆孫系數(shù) 67
三、轉(zhuǎn)變曲線 69
第七節(jié) 熱化學 70
一、化學反應熱效應 70
二、反應進度與反應摩爾焓變 73
三、熱力學標準態(tài)與標準摩爾焓變 75
四、熱化學方程式的寫法 76
五、赫斯定律 77
第八節(jié) 幾種焓變的計算 79
一、由標準摩爾生成焓計算反應熱效應 79
二、標準摩爾燃燒焓 81
三、溶液中離子的標準摩爾生成焓 82
四、由鍵焓估算反應焓變 83
五、反應焓變與溫度的關系 85
本章小結(jié) 90
思考題 92
習題 92
第三章 熱力學第二定律與第三定律 100
第一節(jié) 熱力學過程的方向性 100
一、問題的提出 100
二、自發(fā)過程的方向性 100
三、可逆過程與不可逆過程 101
第二節(jié) 熱力學第二定律的傳統(tǒng)表述 103
一、熱力學第二定律的兩種表述 103
二、兩種表述的等價性 103
第三節(jié) 熵函數(shù) 105
一、熵的引出 105
二、克勞修斯不等式與熵增加原理 107
三、采用數(shù)學方法引入狀態(tài)函數(shù)熵 110
第四節(jié) 熱力學第二定律的統(tǒng)計意義與熵的統(tǒng)計解釋 113
一、熱力學概率 113
二、熱力學第二定律的統(tǒng)計意義 114
三、熵的統(tǒng)計解釋——玻爾茲曼熵 114
第五節(jié) 熵變的計算 115
一、系統(tǒng)p、V、T變化過程熵變的計算 115
二、相變過程熵變的計算 121
第六節(jié) ？ 123
一、能量品質(zhì)的退化 123
二、？的概念 124
第七節(jié) 亥姆霍茲自由能和吉布斯自由能 124
一、亥姆霍茲自由能 125
二、吉布斯自由能 127
三、ΔG的計算 128
第八節(jié) 熱力學基本關系式 130
一、熱力學基本方程 固有變量 130
二、對應系數(shù)關系式 特性函數(shù) 132
三、麥克斯韋關系及其應用 133
四、吉布斯自由能與溫度和壓強的關系 135
第九節(jié) 熱力學第三定律 137
一、化學反應熵值計算的困難 137
二、能斯特熱定理及進一步的研究成果 138
三、熱力學第三定律及其驗證 140
四、規(guī)定熵和標準摩爾熵 141
第十節(jié) 非平衡態(tài)熱力學簡介 144
一、敞開系統(tǒng)的熵變 144
二、自組織現(xiàn)象 145
本章小結(jié) 147
思考題 148
習題 148
第四章 多組分系統(tǒng)熱力學 156
第一節(jié) 偏摩爾量 156
一、偏摩爾量的定義 157
二、偏摩爾量的集合公式 158
三、吉布斯-杜安關系式 159
第二節(jié) 化學勢 160
一、化學勢的定義 160
二、自發(fā)方向和限度的化學勢判據(jù) 162
三、化學勢與溫度和壓強的關系 163
第三節(jié) 氣體化學勢 165
一、理想氣體的化學勢 165
二、實際氣體的化學勢 166
第四節(jié) 理想液體混合物 168
一、稀溶液的兩個經(jīng)驗規(guī)律 168
二、理想液體混合物 170
第五節(jié) 理想稀溶液 172
一、理想稀溶液中溶劑的化學勢 172
二、理想稀溶液中溶質(zhì)的化學勢 172
第六節(jié) 實際液體混合物與實際稀溶液的化學勢 174
一、實際液體混合物中各組分的化學勢——活度的定義 174
二、實際稀溶液的化學勢 175
三、活度的測定 177
第七節(jié) 稀溶液的依數(shù)性 178
一、溶劑蒸氣壓下降 178
二、凝固點降低 178
三、沸點升高 180
四、滲透壓 181
本章小結(jié) 184
思考題 186
習題 187
第五章 相平衡 193
第一節(jié) 相平衡條件 相律及相圖 193
一、相平衡條件 193
二、相律 193
三、相圖 196
第二節(jié) 單組分系統(tǒng)的相平衡 197
一、單組分系統(tǒng)相律分析與克拉貝龍方程 197
二、單組分系統(tǒng)相圖 199
第三節(jié) 二組分系統(tǒng)的氣-液平衡 201
一、液相完全互溶二組分系統(tǒng)氣-液平衡相圖 202
二、非理想液體混合物系統(tǒng)氣-液平衡相圖 205
第四節(jié) 液相部分互溶及完全不互溶二組分系統(tǒng)液-液平衡相圖 208
一、液相部分互溶二組分系統(tǒng)液-液平衡相圖 208
二、液相完全不互溶的液-液系統(tǒng)與水蒸氣蒸餾 210
第五節(jié) 二組分固-液平衡系統(tǒng) 211
一、固相不互溶具有簡單低共熔混合物二組分固-液平衡系統(tǒng) 212
二、固液不互溶生成化合物二組分固-液平衡系統(tǒng) 214
三、固相部分互溶二組分固-液平衡系統(tǒng)相圖 215
第六節(jié) 三組分系統(tǒng)相圖 217
一、三組分系統(tǒng)的組成表示法 217
二、部分互溶三組分系統(tǒng)液-液平衡相圖 218
本章小結(jié) 219
思考題 221
習題 221
第六章 化學平衡 227
第一節(jié) 化學反應的方向與限度 227
一、化學反應的平衡條件 227
二、標準平衡常數(shù) 229
三、化學反應等溫式 231
第二節(jié) 各種反應類型的平衡常數(shù) 232
一、氣相反應的平衡常數(shù) 232
二、液相反應的平衡常數(shù) 234
三、多相反應的平衡常數(shù) 236
第三節(jié) 化學反應平衡常數(shù)的測定與計算 237
一、平衡常數(shù)的實驗測定 237
二、化學反應平衡常數(shù)的計算 238
三、化學反應平衡轉(zhuǎn)化率的計算 239
第四節(jié) 各因素對化學平衡的影響 240
一、溫度對平衡常數(shù)的影響 240
二、壓強對化學平衡的影響 242
三、惰性氣體對化學平衡的影響 243
四、原料配比對化學平衡的影響 244
第五節(jié) 同時平衡 245
本章小結(jié) 246
思考題 248
習題 248
第七章 統(tǒng)計熱力學基礎 257
第一節(jié) 概述 257
一、微觀粒子運動狀態(tài)的描述 257
二、統(tǒng)計系統(tǒng)的分類 258
三、統(tǒng)計熱力學的基本假定 259
第二節(jié) 玻爾茲曼分布定律 259
一、能級分布與微觀狀態(tài) 259
二、配分函數(shù) 262
第三節(jié) 配分函數(shù)的計算 263
一、平動配分函數(shù) 263
二、轉(zhuǎn)動配分函數(shù) 264
三、振動配分函數(shù) 266
四、電子運動和核運動的配分函數(shù) 267
五、能量零點的選擇對粒子配分函數(shù)的影響 268
第四節(jié) 配分函數(shù)與熱力學函數(shù)的關系 268
一、熱力學能與粒子配分函數(shù)的關系 268
二、恒容熱容CV 269
三、熵與粒子配分函數(shù)的關系 269
四、亥姆霍茲函數(shù)與粒子配分函數(shù)的關系 270
五、其他熱力學函數(shù)與粒子配分函數(shù)的關系 270
第五節(jié) 理想氣體反應的標準平衡常數(shù) 271
一、理想氣體的吉布斯函數(shù)和焓函數(shù) 271
二、統(tǒng)計熱力學方法計算標準平衡常數(shù) 272
本章小結(jié) 273
思考題 277
習題 277
第八章 化學反應動力學 284
第一節(jié) 化學反應速率與反應機理簡介 285
一、化學反應速率與測量 285
二、反應機理簡介 288
第二節(jié) 化學反應速率方程 289
一、濃度對反應速率的影響 289
二、速率常數(shù) 292
第三節(jié) 具有簡單級數(shù)反應速率方程的積分式 292
一、零級反應 292
二、一級反應 293
三、二級反應 294
四、n 級反應 297
第四節(jié) 反應速率方程的確定 298
一、積分法 298
二、微分法 299
三、半衰期法 300
四、隔離法 301
第五節(jié) 溫度與反應速率的關系 302
一、阿倫尼烏斯公式 302
二、溫度對反應速率的影響 305
三、活化能的經(jīng)驗計算 306
第六節(jié) 典型的復合反應 306
一、對峙反應 307
二、平行反應 308
三、連續(xù)反應 309
第七節(jié) 復合反應的近似處理方法 310
一、速控步驟近似法 310
二、穩(wěn)態(tài)近似法 311
三、平衡態(tài)近似法 311
第八節(jié) 化學反應速率理論 312
一、簡單碰撞理論 312
二、過渡態(tài)理論 315
三、單分子反應理論 319
第九節(jié) 分子反應動態(tài)學簡介 320
一、交叉分子束技術 320
二、反應截面與單一速度的反應速率 320
三、反應截面與反應速率常數(shù)的關系 321
第十節(jié) 鏈反應 321
一、鏈反應的機理 321
二、直鏈反應 322
三、支鏈反應 324
第十一節(jié) 光化學反應 326
一、概述 326
二、光化學基本定律 327
三、光化學反應的初級過程和次級過程 328
四、光化學反應的速率方程 330
五、光敏與猝滅 331
六、激光簡介 332
第十二節(jié) 催化反應 332
一、催化反應的基本概念 332
二、催化劑的基本特征 333
三、均相催化反應 334
四、酶催化反應 335
五、復相催化反應 337
六、膠體催化劑 338
本章小結(jié) 339
思考題 341
習題 342
第九章 電化學 352
第一節(jié) 電化學的基本概念 352
一、原電池、電解池 352
二、法拉第定律 354
三、離子的電遷移現(xiàn)象 355
第二節(jié) 電解質(zhì)溶液的電導 357
一、電導、電導率、摩爾電導率 357
二、電解質(zhì)溶液電導的測定 359
三、電解質(zhì)溶液的電導率、摩爾電導率與濃度的關系 360
四、電導測定的一些應用 362
第三節(jié) 強電解質(zhì)溶液理論 364
一、電解質(zhì)溶液的平均活度與平均活度因子 364
二、離子強度 366
三、德拜-休克爾理論 366
第四節(jié) 可逆電池 367
一、可逆電池電動勢 368
二、能斯特公式 369
三、可逆電池電動勢的測定 370
四、原電池的表示式 371
第五節(jié) 可逆電池的熱力學 372
一、電池反應的ΔrGm、ΔrSm及rmΔH 372
二、電池反應可逆熱效應 373
三、電池反應的標準熱力學平衡常數(shù)K 373
第六節(jié) 電極電勢 374
一、電極電勢的來源 374
二、電極電勢的定義 375
三、標準氫電極與參比電極 376
四、電極電勢的能斯特公式 377
五、可逆電極的類型 380
第七節(jié) 濃差電池 381
一、電解質(zhì)溶液濃差電池 381
二、電極濃差電池 382
第八節(jié) 電池電動勢測定的應用 382
一、求微溶鹽的活度積 382
二、求離子的平均活度因子 383
三、pH 的測定 384
第九節(jié) 化學電源 387
一、鋅錳電池 387
二、鉛酸蓄電池 388
三、鋰一次電池與鋰離子電池 388
四、燃料電池 389
第十節(jié) 不可逆電極過程 390
一、電解池與分解電壓 390
二、電極的極化與超電勢 392
三、電解時電極上的反應 393
本章小結(jié) 394
思考題 396
習題 397
第十章 界面現(xiàn)象 405
第一節(jié) 氣-液界面現(xiàn)象 406
一、表面張力和比表面吉布斯函數(shù) 406
二、考慮相界面情況下的熱力學公式 407
三、附加壓強和彎曲液面的蒸氣壓 407
四、溶液表面的吸附現(xiàn)象 410
五、表面活性劑 411
第二節(jié) 氣-固界面現(xiàn)象 413
一、氣-固界面上的吸附 413
二、氣-固吸附理論 414
第三節(jié) 固-液界面現(xiàn)象與液-液界面現(xiàn)象 417
一、潤濕與鋪展 417
二、接觸角 419
三、毛細現(xiàn)象 419
四、液-液界面現(xiàn)象 420
本章小結(jié) 421
思考題 423
習題 424
第十一章 膠體化學 431
第一節(jié) 膠體分散系的分類、界面和膠粒的形狀 431
一、膠體分散系的分類 431
二、界面 432
三、膠粒的形狀 432
第二節(jié) 溶膠的動力性質(zhì) 433
一、布朗運動 433
二、擴散 434
三、沉降和沉降平衡 435
第三節(jié) 溶膠的光學性質(zhì) 436
一、丁鐸爾效應 436
二、瑞利公式 436
第四節(jié) 溶膠的電學性質(zhì)和膠團結(jié)構(gòu) 437
一、電動現(xiàn)象 437
二、膠粒帶電的原因 438
三、斯特恩擴散雙電層模型與電勢 439
四、溶液的膠團結(jié)構(gòu) 440
第五節(jié) 溶膠的流變性質(zhì) 441
一、黏度 442
二、流型 442
第六節(jié) 溶膠的穩(wěn)定和聚沉 443
一、溶膠的穩(wěn)定性 443
二、溶膠的聚沉 443
三、溶膠穩(wěn)定性的DLVO 理論簡介 445
第七節(jié) 溶膠的制備與凈化 445
一、溶膠的制備 445
二、溶膠的凈化 447
第八節(jié) 大分子溶液 448
一、不電離大分子的滲透壓 448
二、唐南平衡 448
第九節(jié) 凝膠 450
一、凝膠的分類 450
二、凝膠的性質(zhì) 450
本章小結(jié) 451
思考題 451
習題 452
參考文獻 456
附錄 457
附錄1 基本常數(shù) 457
附錄2 能量單位換算 457
附錄3 SI 導出單位 458
附錄4 某些物質(zhì)的臨界參數(shù) 459
附錄5 某些有機化合物的標準摩爾燃燒焓(298.15K) 460
附錄6 函數(shù)展成級數(shù) 461
附錄7 某些物質(zhì)的標準摩爾生成焓、標準摩爾生成吉布斯自由能、標準摩爾熵及等壓摩爾熱容(298.15K) 462
索引 467