目錄
第二版前言
第一版前言
緒論 1
第1章 熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用 3
1.1 熱力學(xué)的理論基礎(chǔ)與研究方法 3
1.1.1 熱力學(xué)的理論基礎(chǔ) 3
1.1.2 熱力學(xué)的研究方法 3
1.2 熱力學(xué)基本概念 4
1.2.1 體系與環(huán)境 4
1.2.2 相 4
1.2.3 體系的性質(zhì) 4
1.2.4 狀態(tài)和熱力學(xué)平衡態(tài) 5
1.2.5 熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài) 5
1.2.6 狀態(tài)函數(shù)和狀態(tài)方程 6
1.2.7 過(guò)程和途徑 7
1.3 熱力學(xué)第一定律 7
1.3.1 熱和功 7
1.3.2 熱力學(xué)能 8
1.3.3 熱力學(xué)第一定律 9
1.4 熱與過(guò)程 9
1.4.1 恒容熱 9
1.4.2 恒壓熱 9
1.4.3 相變焓 10
1.4.4 蓋？呂薩克焦耳實(shí)驗(yàn) 10
1.4.5 熱容 11
1.5 功與過(guò)程 14
1.5.1 體積功 14
1.5.2 準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程與可逆過(guò)程 16
1.5.3 相變過(guò)程的功 18
1.5.4 絕熱過(guò)程與多方道程 19
1.6 實(shí)際氣體 22
1.6.1 實(shí)際氣體的節(jié)流過(guò)程 22
1.6.2 實(shí)際氣體的△U和AH 23
1.7 熱化學(xué) 24
1.7.1 反應(yīng)進(jìn)度 24
1.7.2 標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓 25
1.7.3 熱化學(xué)方程式 26
1.7.4 赫斯定律 26
1.7.5 幾種熱效應(yīng) 27
1.7.6 標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓與溫度的關(guān)系 31
1.7.7 新陳代謝與熱力學(xué) 33
參考資料及課外閱讀材料 33
思考題 34
習(xí)題 35
第2章 熱力學(xué)第二定律 37
2.1 自然界宏觀過(guò)程的共同特征 37
2.2 熱力學(xué)第二定律 38
2.2.1 熱力學(xué)第二定律的表述 38
2.2.2 熵函數(shù) 38
2.2.3 過(guò)程方向的判斷 39
2.2.4 熵增原理 40
2.3 熵變的計(jì)算 41
2.3.1 理想氣體單純p、V、T變化 41
2.3.2 凝聚體系 44
2.3.3 相變過(guò)程 45
2.4 熵的本質(zhì) 46
2.5 亥姆霍茲函數(shù)和吉布斯函數(shù) 47
2.5.1 亥姆霍茲函數(shù) 47
2.5.2 吉布斯函數(shù) 47
2.5.3 熱力學(xué)判據(jù)總結(jié) 48
2.6 △G計(jì)算示例 49
2.6.1 恒溫物理變化 49
2.6.2 化學(xué)變化 51
2.7 熱力學(xué)函數(shù)間的一些重要關(guān)系 51
2.7.1 封閉體系的熱力學(xué)基本公式 51
2.7.2 麥克斯韋關(guān)系式 53
2.8 熱力學(xué)第三定律和物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)熵 54
2.8.1 熱力學(xué)第三定律 54
2.8.2 規(guī)定熵與標(biāo)準(zhǔn)熵 55
2.8.3 化學(xué)反應(yīng)的熵變 56
2.8.4 由△ｒSoｍ和△ｒHoｍ求△ｒGｍ 57
2.9 不可逆過(guò)程熱力學(xué)簡(jiǎn)介 58
2.9.1 熵產(chǎn)生和熵流 58
2.9.2 耗散結(jié)構(gòu)及其形成條件 59
參考資料及課外閱讀材料 60
思考題 61
習(xí)題 62
第3章 多組分體系的熱力學(xué)與相平衡 64
I.多組分體系的熱力學(xué) 64
3.1 多組分體系及其組成表示法 64
3.1.1 多組分體系的分類 64
3.1.2 多組分體系組成表示法 64
3.2 偏摩爾量 66
3.2.1 偏摩爾量 66
3.2.2 偏摩爾量的集合公式 67
3.2.3 吉布斯杜亥姆方程 68
3.3 化學(xué)勢(shì) 69
3.3.1 化學(xué)勢(shì) 69
3.3.2 化學(xué)勢(shì)在相變化中的應(yīng)用 70
3.3.3 化學(xué)勢(shì)在化學(xué)變化中的應(yīng)用 71
3.4 氣體的化學(xué)勢(shì) 71
3.4.1 純理想氣體的化學(xué)勢(shì) 71
3.4.2 理想氣體混合物中組分B的化學(xué)勢(shì) 72
3.4.3 真實(shí)氣體的化學(xué)勢(shì) 72
3.4.4 真實(shí)氣體混合物中組分B的化學(xué)勢(shì) 72
3.5 稀溶液中的兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律 72
3.5.1 拉烏爾定律 72
3.5.2 亨利定律 73
3.6 理想液態(tài)混合物 75
3.6.1 理想液態(tài)混合物 75
3.6.2 理想液態(tài)混合物中各紐分的化學(xué)勢(shì) 75
3.6.3 理想液態(tài)混合物的混合性質(zhì) 75
3.6.4 理想液態(tài)混合物的氣液平衡 76
3.7 理想稀溶液 77
3.7.1 理想稀溶液 77
3.7.2 理想稀溶液中各組分的化學(xué)勢(shì) 77
3.8 非理想體系 79
3.8.1 非理想液態(tài)混合物 79
3.8.2 非理想稀溶液中的溶劑 79
3.8.3 非理想稀溶液中的溶質(zhì) 79
3.9 稀溶液的依數(shù)性 80
3.9.1 蒸氣壓下降 80
3.9.2 凝固點(diǎn)降低 80
3.9.3 沸點(diǎn)上升 82
3.9.4 滲透壓 82
3.10分配定律——溶質(zhì)在兩互不相溶液相中的分配 84
3.10.1 分配定律 84
3.10.2 分配定律的應(yīng)用——萃取 84
Ⅱ 相平衡 86
3.1 1相律 86
3.1 1.1 基本概念 86
3.1 1.2 相律 87
3.1 2單組分體系的相圖 88
3.1 2.1 單組分體系的兩相平衡 88
3.1 2.2 單組分體系的相圖 89
3.1 2.3 超臨界流體 91
3.1 3二組分體系的相圖 92
3.1 3.1 液相完全互溶的二組分氣液平衡體系 93
3.1 3.2 液相部分互溶的二組分液液平衡體系 97
3.1 3.3 液相完全不互溶的二組分液液平衡體系 99
3.1 3.4 固相完全不互熔的二組分液固平衡體系 99
參考資料及課外閱讀材料 102
思考題 103
習(xí)題 104
第4章 化學(xué)平衡 106
4.1 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度 106
4.1.1 化學(xué)反應(yīng)中體系的吉布斯函數(shù)與反應(yīng)方向 106
4.1.2 化學(xué)反應(yīng)的限度——化學(xué)平衡 108
4.1.3 化學(xué)反應(yīng)的等溫方程 109
4.2 化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表示法 110
4.2.1 氣相反應(yīng) 110
4.2.2 混合物和溶液中的反應(yīng) 112
4.2.3 復(fù)相反應(yīng) 115
4.3 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的計(jì)算 117
4.3.1 由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算 117
4.3.2 由△rHom和△r Som計(jì)算 118
4.3.3 由標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)△fGn0計(jì)算 119
4.3.4 生化反應(yīng)體系的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 120
4.4 影響化學(xué)平衡的主要因素 122
4.4.1 溫度的影響 122
4.4.2 壓力的影響 124
4.4.3 惰性組分的影響 124
4.5 反應(yīng)的偶合 125
參考資料及課外閱讀材料 126
思考題 126
習(xí)題 127
第5章 化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 129
5.1 化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率和速率方程 129
5.1.1 化學(xué)反應(yīng)速率 130
5.1.2 基元反應(yīng) 132
5.1.3 基元反應(yīng)的速率方程——質(zhì)量作用定律 132
5.1.4 化學(xué)反應(yīng)速率方程的一般形式 134
5.1.5 以混合氣體組分分壓表示的氣相化學(xué)反應(yīng)的速率方程 135
5.2 速率方程的積分形式和反應(yīng)級(jí)數(shù)的確定 135
5.2.1 一級(jí)反應(yīng) 136
5.2.2 二級(jí)反應(yīng) 138
5.2.3 零級(jí)反應(yīng)和n級(jí)反應(yīng) 139
5.2.4 反應(yīng)級(jí)數(shù)的確定 140
5.3 溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響 143
5.3.1 范特霍夫規(guī)則 144
5.3.2 阿倫尼烏斯方程 144
5.3.3 阿倫尼烏斯活化能 145
5.3.4 阿倫尼烏斯實(shí)驗(yàn)活化能在復(fù)合反應(yīng)中的表現(xiàn)——表觀活化能 146
5.3.5 活化能的計(jì)算 147
5.4 典型的復(fù)合反應(yīng) 148
5.4.1 對(duì)行反應(yīng) 148
5.4.2 平行反應(yīng) 150
5.4.3 連串反應(yīng) 153
5.4.4 鍵反應(yīng) 154
5.5 復(fù)合反應(yīng)速率的近似處理和反應(yīng)機(jī)理的確定 156
5.5.1 復(fù)合反應(yīng)速率的近似處理 157
5.5.2 微觀可逆性原理和精細(xì)平衡原理 158
5.5.3 反應(yīng)機(jī)理的確定 159
5.6 化學(xué)反應(yīng)速率理論簡(jiǎn)介 161
5.6.1 簡(jiǎn)單碰撞理論 161
5.6.2 過(guò)渡態(tài)理論 164
5.6.3 單分子反應(yīng)理論 168
5.7 光化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 169
5.7.1 光化學(xué)反應(yīng)的初級(jí)過(guò)程、次級(jí)過(guò)程和猝滅 169
5.7.2 光化學(xué)基本定律 170
5.7.3 光化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn) 171
5.7.4 光化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與光化學(xué)平衡 172
5.8 催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響 174
5.8.1 催化反應(yīng)中的基本概念 174
5.8.2 催化作用的基本特征 174
5.8.3 催化反應(yīng)的一般機(jī)理 175
5.8.4 均相催化反應(yīng) 176
5.8.5 多相催化反應(yīng) 177
5.8.6 酶催化反應(yīng) 177
5.8.7 自催化反應(yīng)和化學(xué)振蕩 180
5.9 溶液中化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 181
5.10 快速反應(yīng)研究技術(shù)和微觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 182
5.10.1 快速反應(yīng)研究技術(shù) 182
5.10.2 微觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 184
參考資料及課外閱讀材料 186
思考題 187
習(xí)題 189
第6章 電化學(xué) 194
6.1 電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性質(zhì) 194
6.1.1 電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電機(jī)理和法拉第定律 194
6.1.2 離子的電遷移和遷移數(shù) 196
6.1.3 電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)及其應(yīng)用 198
6.2 電解質(zhì)溶液的熱力學(xué)性質(zhì) 205
6.2.1 電解質(zhì)溶液活度 205
6.2.2 電解質(zhì)溶液的離子強(qiáng)度 206
6.2.3 強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論簡(jiǎn)介 208
6.3 電化學(xué)體系 210
6.3.1 電化學(xué)體系及其相間電勢(shì)差 210
6.3.2 電池的書寫方法及電泄反應(yīng) 212
6.3.3 電池的電動(dòng)勢(shì) 214
6.4 可逆電池與可逆電極 214
6.4.1 可逆電池與不可逆電池 215
6.4.2 可逆電極類型 216
6.4.3 電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定 217
6.5 電化學(xué)體系的熱力學(xué) 218
6.5.1 電池反應(yīng)的能斯特方程 218
6.5.2 電極反應(yīng)的能斯特方程 219
6.5.3 電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算 220
6.5.4 電動(dòng)勢(shì)測(cè)定的應(yīng)用 223
6.6 不可逆電極過(guò)程 228
6.6.1 分解電壓 228
6.6.2 極化作用和超電勢(shì) 230
6.6.3 電極反應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng) 232
6.7 生物電化學(xué) 233
6.7.1 生物電現(xiàn)象 233
6.7.2 膜電勢(shì) 234
6.7.3 生物傳感器 235
6.8 環(huán)境電化學(xué) 236
6.8.1 電化學(xué)處理污染物 236
6.8.2 電化學(xué)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用 238
6.8.3 電化學(xué)技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用 238
參考資料與課外閱讀資料 240
思考題 240
習(xí)題 242
第7章 表面現(xiàn)象 244
7.1 表面張力和表面吉布斯函數(shù) 244
7.1.1 表面功、表面吉布斯函數(shù) 244
7.1.2 表面張力 245
7.1.3 表面的熱力學(xué)性質(zhì) 246
7.1.4 影響表面張力的因素 247
7.2 彎曲液面的性質(zhì) 249
7.2.1 彎曲液面的附加壓力 249
7.2.2 表面張力的測(cè)定方法 251
7.2.3 開(kāi)爾文方程 252
7.2.4 亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的形成 255
7.3 溶液表面吸附 257
7.3.1 溶液的表面張力與濃度關(guān)系 257
7.3.2 單位界面過(guò)剩量 257
7.3.3 吉布斯等溫吸附方程 259
7.3.4 表面活性物質(zhì)允子在兩相界面上的定向排列 261
7.4 鋪展與潤(rùn)濕 262
7.4.1 液液界面的鋪展 262
7.4.2 固體表面的潤(rùn)濕 263
7.4.3 接觸角 265
7.5 表面活性劑 266
7.5.1 表面活性劑溶液的物理化學(xué)特性 267
7.5.2 表面活性劑的一些重要作用 271
7.6 乳狀液和微乳液 273
7.6.1 乳狀液 273
7.6.2 微乳液 277
7.7 兩親分子的有序組合體 279
7.7.1 不溶性表面膜 279
7.7.2 囊泡與脂質(zhì)體 283
7.7.3 液晶 284
7.8 固體表面的吸附 285
7.8.1 物理吸附和化學(xué)吸附 285
7.8.2 吸附曲線與吸附熱力學(xué) 286
7.8.3 氣固吸附等溫式 288
7.8.4 固體自溶液中的吸附 292
參考資料及課文閱讀資料 293
思考題 293
習(xí)題 295
第8章 膠體化學(xué) 297
8.1 分散體系的分類和膠體的特征 297
8.1.1 分散體系的分類 297
8.1.2 膠體的基本特性 298
8.1.3 膠粒的幾何結(jié)構(gòu) 299
8.2 膠體的制備與凈化 299
8.2.1 膠體制備的一般條件 299
8.2.2 膠體的制備 300
8.2.3 膠體凈化 302
8.3 膠體的動(dòng)力性質(zhì) 304
8.3.1 布朗運(yùn)動(dòng) 304
8.3.2 擴(kuò)散和滲透 305
8.3.3 沉降和沉降平衡 307
8.4 膠體的光學(xué)性質(zhì) 311
8.4.1 丁鐸爾效應(yīng) 311
8.4.2 瑞利散射定律 312
8.4.3 超顯微鏡在膠體體系中的應(yīng)用 313
8.5 膠體的電學(xué)性質(zhì) 314
8.5.1 膠粒表面電荷的由未 314
8.5.2 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu) 315
8.5.3 電動(dòng)現(xiàn)象 316
8.5.4 雙電層理論和善電勢(shì) 318
8.6 膠體的穩(wěn)定和聚沉 321
8.6.1 膠體的穩(wěn)定與DI.VO理論 322
8.6.2 影響膠體聚沉的因素 323
8.7 膠體的流變性 326
8.7.1 膠體的黏度與流變曲線 326
8.7.2 黏度的測(cè)定 327
8.7.3 稀溶膠的黏度 328
8.8 大分子溶液 328
8.8.1 大分子物質(zhì)的平均摩爾質(zhì)量 329
8.8.2 黏度法測(cè)定大分子的平均摩爾質(zhì)量 330
8.8.3 大分子溶液的滲透壓 331
8.8.4 唐南平衡 332
8.9 凝膠 333
參考資料及課外閱讀材料 334
思考題 334
習(xí)題 335
第9章 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)基礎(chǔ) 337
9.1 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)基礎(chǔ) 337
9.1.1 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的研究對(duì)象和方法 337
9.1.2 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史 337
9.1.3 統(tǒng)計(jì)體系的分類 338
9.2 玻耳茲曼統(tǒng)計(jì) 338
9.2.1 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的基本假定 338
9.2.2 最概然分布 339
9.2.3 配分函數(shù) 340
9.2.4 熱力學(xué)函數(shù)與配分函數(shù) 340
9.3 配分函數(shù)的分離與計(jì)算 342
9.3.1 配分函數(shù)的分離 342
9.3.2 配分函數(shù)的計(jì)算 343
參考資料及課外閱讀材料 348
思考題 348
習(xí)題 349
部分習(xí)題參考答案 351
主要參考書目 356
附錄 357
附錄l 部分常用元素的相對(duì)原子質(zhì)量 357
附錄2 常用的重要物理常量 357
附錄3 一些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)數(shù)據(jù) 358
咐錄4 一些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓 361
附錄5 一些離子在無(wú)限稀釋水溶液中的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 362