物理化學(xué)所研究的是化學(xué)變化過程的普遍規(guī)律和基本原理。它是化學(xué)、化工、生物工程、材料、輕工、食品、制藥、石油化工、環(huán)境等相關(guān)專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，將更好地掌握和了解化學(xué)變化過程所遵循的基本規(guī)律和原理。
近年來(lái)，隨著我國(guó)高等教育的不斷發(fā)展，課程教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容的改革也對(duì)物理化學(xué)課程的教學(xué)與教材編寫都提出了更高的要求。目前國(guó)內(nèi)出版的物理化學(xué)教材雖多，但其中部分章節(jié)內(nèi)容是面向多學(xué)時(shí)數(shù)教學(xué)的。這對(duì)學(xué)時(shí)數(shù)較少的工科專業(yè)而言就顯的內(nèi)容和篇幅偏大。鑒此，華中科技大學(xué)出版社在2006年組織的全國(guó)近30所高校教師參加的工科化學(xué)規(guī)劃精品教材編寫研討會(huì)上，編委們確定本書編寫的原則是：結(jié)合我國(guó)各相關(guān)工科專業(yè)規(guī)范，不受教學(xué)大綱框架限定，在保證“課程教學(xué)基本要求”知識(shí)點(diǎn)下，充分考慮面向廣大讀者，使本書能使用于不同層次院校的教學(xué)要求。
在本書編寫和修訂的過程中，我們參考了大量的國(guó)內(nèi)外有關(guān)教材和專著。在教材的編寫與修訂過程不僅注重與前續(xù)課程內(nèi)容的銜接，同時(shí)也詳細(xì)介紹課程內(nèi)容在實(shí)際中的應(yīng)用。因此，本書力求從基本概念、基本原理和基本方法入手，使學(xué)生在基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段就對(duì)課程知識(shí)內(nèi)容的理論性和實(shí)用性有充分的感受與體會(huì)。這樣，不但有利于學(xué)生對(duì)基本概念、基本原理的理解，也有利于培養(yǎng)學(xué)生分析解決實(shí)際問題的能力，為學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。本書在第一版基礎(chǔ)上還增加了部分章節(jié)內(nèi)容，讀者在學(xué)習(xí)過程中可根據(jù)具體需要進(jìn)行選讀。
參加本書編寫的有：福州大學(xué)林樹坤、孫燕瓊，西北大學(xué)盧榮，四川理工學(xué)院李敏嬌、司玉軍，西南科技大學(xué)葉旭，鄭州大學(xué)徐軍，湖南工程學(xué)院譚年元，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)劉朝暉，大連海洋大學(xué)張敏，廣東藥學(xué)院郭鵬峰，全書最后由林樹坤修改定稿。
參加本書第一版編寫的部分作者現(xiàn)已不再參加第二版教材的編寫與修訂，但在全書編寫整個(gè)過程中對(duì)他們所做出的貢獻(xiàn)與努力借此表示深深的感謝。此外，華中科技大學(xué)出版社的相關(guān)編輯為本書編寫和出版付出的辛勤勞動(dòng)也一并表示感謝。
限于編者的學(xué)識(shí)水平，本書的編寫難免還有許多錯(cuò)誤和不足，歡迎讀者批評(píng)指正。
物理化學(xué)（第二版）目錄
緒論(1)
第1章氣體(4)
1.1氣體經(jīng)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程(4)
1.1.1氣體經(jīng)驗(yàn)定律(4)
1.1.2理想氣體狀態(tài)方程(5)
1.1.3分子間力與理想氣體模型(5)
1.1.4摩爾氣體常數(shù)(6)
1.2道爾頓分壓定律和阿馬格分體積定律(6)
1.2.1理想氣體混合物組成的表示方法(7)
1.2.2理想氣體狀態(tài)方程對(duì)理想氣體混合物的應(yīng)用(7)
1.2.3道爾頓分壓定律(8)
1.2.4阿馬格分體積定律(8)
1.3實(shí)際氣體狀態(tài)方程(8)
1.3.1實(shí)際氣體的行為(9)
1.3.2范德華方程(9)
1.3.3其他重要實(shí)際氣體狀態(tài)方程(11)
1.4臨界狀態(tài)和對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理(11)
1.4.1液體的飽和蒸氣壓(11)
1.4.2臨界參數(shù)(12)
1.4.3實(shí)際氣體的pV圖及氣體的液化(13)
1.4.4對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理(13)
1.4.5普遍化壓縮因子圖(14)
習(xí)題(15)
第2章熱力學(xué)第一定律(18)
2.1基本概念及術(shù)語(yǔ)(19)
2.1.1系統(tǒng)和環(huán)境(19)
2.1.2狀態(tài)函數(shù)和系統(tǒng)性質(zhì)(19)
2.1.3過程和途徑(21)
2.2熱力學(xué)第一定律的有關(guān)概念和數(shù)學(xué)表達(dá)式(21)
2.2.1熱(21)
2.2.2功(22)
2.2.3熱力學(xué)能(24)
2.2.4熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式(24)
2.3恒容熱、恒壓熱、焓(25)
2.3.1恒容熱(25)
2.3.2恒壓熱與焓(25)
2.4焦耳實(shí)驗(yàn)及理想氣體的熱力學(xué)能、焓(26)
2.5熱容(26)
2.5.1熱容的定義(26)
2.5.2摩爾定容熱容和摩爾定壓熱容(27)
2.5.3熱容與溫度的關(guān)系(27)
2.6可逆過程和最大功(28)
2.7理想氣體絕熱可逆過程(32)
2.8熱化學(xué)(33)
2.8.1化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)(34)
2.8.2熱化學(xué)方程式(34)
2.8.3赫斯定律(35)
2.9標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓(35)
2.9.1標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的定義(35)
2.9.2由標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓求標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓(36)
2.10標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓(37)
2.10.1標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓的定義(37)
2.10.2由標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓求標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓(37)
2.11反應(yīng)熱效應(yīng)與溫度的關(guān)系(37)
2.12相變焓(39)
2.13節(jié)流膨脹與焦耳-湯姆遜效應(yīng)(40)
習(xí)題(41)
第3章熱力學(xué)第二定律(45)
3.1卡諾循環(huán)(46)
3.2自發(fā)過程和熱力學(xué)第二定律的經(jīng)典描述(47)
3.2.1自發(fā)過程及其共同特征(47)
3.2.2熱力學(xué)第二定律的經(jīng)典表述(48)
3.3熵的概念及有關(guān)計(jì)算(48)
3.3.1可逆過程的熱溫商——熵函數(shù)(49)
3.3.2不可逆過程的熱溫商(50)
3.3.3熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式(50)
3.3.4熵變的計(jì)算(51)
3.3.5熱力學(xué)第三定律和化學(xué)反應(yīng)熵變的計(jì)算(54)
3.4亥姆霍茲函數(shù)和吉布斯函數(shù)(56)
3.4.1亥姆霍茲函數(shù)(57)
3.4.2吉布斯函數(shù)(57)
3.4.3變化的方向及平衡條件(58)
3.4.4吉布斯函數(shù)變的計(jì)算(59)
3.5熱力學(xué)函數(shù)之間的關(guān)系(60)
3.5.1熱力學(xué)函數(shù)的基本公式(60)
3.5.2麥克斯韋關(guān)系式及其應(yīng)用(61)
3.5.3吉布斯亥姆霍茲方程(63)
3.6克拉貝龍方程(64)
3.6.1克拉貝龍方程的推導(dǎo)(64)
3.6.2液固平衡、固固平衡時(shí)克拉貝龍方程積分式(64)
3.6.3液氣、固氣平衡的蒸氣壓方程——克勞修斯克拉貝龍方程(65)
3.7非平衡熱力學(xué)簡(jiǎn)介(67)
3.7.1熱力學(xué)從平衡態(tài)向非平衡態(tài)的發(fā)展(67)
3.7.2局域平衡假設(shè)(68)
3.7.3熵流和熵產(chǎn)生(68)
3.7.4熵產(chǎn)生速率的基本方程(69)
3.7.5昂薩格倒易關(guān)系(70)
3.7.6最小熵產(chǎn)生原理(71)
3.7.7非線性非平衡態(tài)熱力學(xué)(72)
習(xí)題(72)
第4章多組分系統(tǒng)熱力學(xué)(75)
4.1偏摩爾量(75)
4.1.1偏摩爾量的定義(76)
4.1.2偏摩爾量與摩爾量的關(guān)系(77)
4.1.3集合公式(77)
4.1.4吉布斯杜亥姆公式(78)
*4.1.5偏摩爾量的計(jì)算舉例(78)
4.2化學(xué)勢(shì)(78)
4.2.1化學(xué)勢(shì)的定義(79)
4.2.2過程自發(fā)性的化學(xué)勢(shì)判據(jù)(80)
4.2.3有關(guān)化學(xué)勢(shì)的公式(80)
4.3氣體的化學(xué)勢(shì)(81)
4.3.1純組分理想氣體的化學(xué)勢(shì)(81)
4.3.2混合理想氣體的化學(xué)勢(shì)(81)
4.3.3實(shí)際氣體的化學(xué)勢(shì)——逸度的概念(82)
4.3.4純液體或純固體的化學(xué)勢(shì)(82)
4.4拉烏爾定律和亨利定律(82)
4.4.1拉烏爾定律(82)
4.4.2亨利定律(83)
4.4.3拉烏爾定律與亨利定律的對(duì)比(83)
4.5理想液態(tài)混合物(84)
4.5.1理想液態(tài)混合物的定義(84)
4.5.2理想液態(tài)混合物中物質(zhì)的化學(xué)勢(shì)(84)
4.5.3理想液態(tài)混合物的特性(84)
4.5.4組成理想液態(tài)混合物過程中熱力學(xué)函數(shù)的改變(85)
4.6理想稀溶液(86)
4.6.1理想稀溶液的定義(86)
4.6.2理想稀溶液中各組分的化學(xué)勢(shì)(87)
4.6.3理想稀溶液與其晶態(tài)溶質(zhì)間的平衡(88)
4.6.4分配定律——溶質(zhì)在兩互不相溶的液相中的分配(88)
4.7稀溶液的依數(shù)性(89)
4.7.1溶劑蒸氣壓下降(89)
4.7.2沸點(diǎn)升高(89)
4.7.3凝固點(diǎn)降低(90)
4.7.4滲透壓(91)
4.8真實(shí)液態(tài)混合物(93)
4.8.1真實(shí)液態(tài)混合物對(duì)理想液態(tài)混合物的偏差(93)
4.8.2活度與活度因子的概念(94)
4.8.3真實(shí)稀溶液(94)
習(xí)題(96)
第5章化學(xué)平衡(98)
5.1化學(xué)反應(yīng)的方向和限度(98)
5.1.1化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的吉布斯函數(shù)(99)
5.1.2化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)和等溫方程(100)
5.2標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)(103)
5.2.1標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)(103)
5.2.2物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)(103)
5.3平衡常數(shù)的表示方法(104)
5.3.1氣相反應(yīng)(104)
5.3.2液相反應(yīng)(105)
5.3.3復(fù)相反應(yīng)(106)
5.3.4平衡常數(shù)與化學(xué)方程式寫法的關(guān)系(106)
5.4平衡常數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定(107)
5.4.1平衡常數(shù)的實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定(107)
5.4.2平衡常數(shù)的計(jì)算(107)
5.5溫度對(duì)平衡常數(shù)的影響(109)
5.6平衡混合物組成的計(jì)算(110)
5.7其他因素對(duì)化學(xué)平衡的影響(113)
5.7.1壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響(113)
5.7.2惰性氣體對(duì)化學(xué)平衡的影響(114)
5.7.3濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響(114)
5.8反應(yīng)的耦合(119)
5.9ΔrGm與T關(guān)系的近似公式及其應(yīng)用(120)
習(xí)題(121)
第6章相平衡(124)
6.1相律(124)
6.1.1相(124)
6.1.2組分?jǐn)?shù)(125)
6.1.3自由度(125)
6.1.4相律的推導(dǎo)(126)
6.2單組分系統(tǒng)的相平衡(127)
6.2.1單組分系統(tǒng)相平衡的理論基礎(chǔ)(127)
6.2.2水的三相平衡數(shù)據(jù)與相圖(127)
6.2.3固態(tài)物質(zhì)的升華提純(129)
6.2.4相圖的說明(130)
6.3二組分系統(tǒng)的相圖及其應(yīng)用(131)
6.3.1二組分理想液態(tài)混合物的完全互溶雙液系平衡相圖(131)
6.3.2杠桿規(guī)則(133)
6.3.3蒸餾原理(134)
6.3.4精餾的原理(135)
6.3.5部分互溶的雙液系(137)
6.3.6完全不互溶雙液系——水蒸氣蒸餾(138)
6.3.7生成完全互溶的二組分固液系統(tǒng)(139)
6.3.8固相部分互溶的二組分固液系統(tǒng)(140)
6.3.9固相完全不互溶的二組分固液系統(tǒng)(141)
6.3.10生成穩(wěn)定和不穩(wěn)定化合物的固液系統(tǒng)(143)
*6.4三組分系統(tǒng)的相圖及其應(yīng)用(145)
6.4.1等邊三角形坐標(biāo)表示法(145)
6.4.2部分互溶的三液系(146)
6.4.3二固體和一液體的水鹽系統(tǒng)(148)
習(xí)題(150)
第7章電化學(xué)(154)
7.1電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電現(xiàn)象(154)
7.1.1第二類導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理(154)
7.1.2法拉第定律(155)
7.1.3離子的電遷移(155)
7.1.4電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)(158)
7.1.5離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律(160)
7.1.6離子極限摩爾電導(dǎo)率(161)
7.1.7電導(dǎo)測(cè)定的應(yīng)用(162)
7.2電解質(zhì)的平均活度與平均活度系數(shù)(163)
7.2.1平均離子活度與平均離子活度系數(shù)(163)
7.2.2離子強(qiáng)度(164)
7.2.3強(qiáng)電解質(zhì)溶液的離子互吸理論(165)
7.3可逆電池的電動(dòng)勢(shì)(167)
7.3.1可逆電池(167)
7.3.2電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定及標(biāo)準(zhǔn)電池(168)
7.3.3能斯特方程(170)
7.3.4可逆電池標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)與平衡常數(shù)的關(guān)系(170)
7.3.5電動(dòng)勢(shì)及其溫度系數(shù)與ΔrHm和ΔrSm的關(guān)系(170)
7.4電極電勢(shì)(171)
7.4.1雙電層(171)
7.4.2電極電勢(shì)(172)
7.4.3電極電勢(shì)與反應(yīng)物活度的關(guān)系(173)
7.4.4液體接界電勢(shì)(175)
7.5可逆電極的種類和原電池設(shè)計(jì)(176)
7.5.1可逆電極的種類(176)
7.5.2原電池設(shè)計(jì)(177)
7.6電動(dòng)勢(shì)測(cè)定的應(yīng)用(179)
7.6.1計(jì)算電池反應(yīng)的ΔrGm、ΔrHm、ΔrSm及Qr,m(179)
7.6.2計(jì)算電池反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)(179)
7.6.3測(cè)定平均離子活度系數(shù)(180)
7.6.4測(cè)定難溶鹽的溶度積(180)
7.6.5測(cè)定溶液的pH值(181)
7.7電解和極化現(xiàn)象(181)
7.7.1分解電壓(181)
7.7.2濃差極化和電化學(xué)極化(182)
7.7.3極化曲線的測(cè)定(184)
7.7.4電解池與原電池極化的差別(185)
7.8電解時(shí)電極上的反應(yīng)(186)
7.8.1陰極反應(yīng)(186)
7.8.2陽(yáng)極反應(yīng)(187)
*7.9金屬的腐蝕與防腐(187)
7.9.1金屬腐蝕的分類(188)
7.9.2電化學(xué)腐蝕的機(jī)理(188)
7.9.3金屬的防腐(189)
7.10化學(xué)電源(190)
7.10.1燃料電池(190)
7.10.2二次電池(191)
7.10.3一次電池(192)
習(xí)題(193)
第8章化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)(196)
8.1化學(xué)反應(yīng)速率的定義(197)
8.2化學(xué)反應(yīng)的速率方程(198)
8.2.1基元反應(yīng)和非基元反應(yīng)及反應(yīng)機(jī)理(198)
8.2.2質(zhì)量作用定律和反應(yīng)分子數(shù)(199)
8.2.3反應(yīng)速率的一般形式和反應(yīng)級(jí)數(shù)(199)
8.2.4用氣體組成分壓表示的速率方程(200)
8.3速率方程的積分式(201)
8.3.1零級(jí)反應(yīng)(201)
8.3.2一級(jí)反應(yīng)(202)
8.3.3二級(jí)反應(yīng)(203)
8.3.4n級(jí)反應(yīng)(206)
8.4反應(yīng)速率的實(shí)驗(yàn)測(cè)定原理與方法(208)
8.4.1物質(zhì)的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)定(208)
8.4.2濃度對(duì)總反應(yīng)速率的影響——實(shí)驗(yàn)安排(210)
8.4.3濃度對(duì)總反應(yīng)速率的影響——數(shù)據(jù)處理(211)
8.5溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響(214)
8.6活化能(217)
8.6.1基元反應(yīng)的活化能(217)
8.6.2活化能與反應(yīng)熱的關(guān)系(218)
8.6.3活化能的實(shí)驗(yàn)測(cè)定(219)
8.7典型的復(fù)合反應(yīng)(219)
8.7.1對(duì)行反應(yīng)(219)
8.7.2平行反應(yīng)(221)
8.7.3連串反應(yīng)(222)
8.8復(fù)合反應(yīng)速率的近似處理方法(224)
8.8.1控制步驟法(224)
8.8.2穩(wěn)態(tài)近似法(224)
8.8.3平衡態(tài)近似法(226)
8.8.4穩(wěn)態(tài)近似法與平衡態(tài)近似法的比較(226)
8.8.5復(fù)合反應(yīng)的表觀活化能(227)
8.9鏈反應(yīng)(227)
8.9.1鏈反應(yīng)的共同步驟(227)
8.9.2直鏈反應(yīng)(228)
8.9.3支鏈反應(yīng)(229)
8.10反應(yīng)速率理論簡(jiǎn)介(232)
8.10.1簡(jiǎn)單碰撞理論(232)
8.10.2過渡態(tài)理論(235)
8.11光化學(xué)反應(yīng)(236)
8.11.1光與光化學(xué)反應(yīng)(236)
8.11.2光化學(xué)反應(yīng)基本定律(236)
8.11.3光化學(xué)的量子效率(237)
8.11.4光化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)(238)
8.11.5光化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理(239)
8.12催化作用(240)
8.12.1催化劑的定義(240)
8.12.2催化作用的分類(240)
8.12.3催化反應(yīng)的機(jī)理及速率常數(shù)(241)
8.12.4催化作用的共同特征(242)
*8.13溶液中的反應(yīng)和多相反應(yīng)(243)
8.13.1溶液反應(yīng)動(dòng)力學(xué)(243)
8.13.2多相反應(yīng)(245)
習(xí)題(246)
第9章界面現(xiàn)象(251)
9.1界面張力與界面熱力學(xué)(251)
9.1.1界面張力(251)
9.1.2表面功與表面吉布斯函數(shù)(252)
9.1.3影響界面張力的因素(254)
9.1.4界面熱力學(xué)關(guān)系式(254)
9.2彎曲界面的特性(255)
9.2.1彎曲液面的附加壓力(255)
9.2.2彎曲液面的飽和蒸氣壓(257)
9.3溶液表面吸附(259)
9.3.1溶液表面張力與表面吸附(259)
*9.3.2吉布斯吸附等溫式(260)
9.3.3表面活性劑簡(jiǎn)介(263)
9.4固體表面吸附(265)
9.4.1物理吸附與化學(xué)吸附(266)
9.4.2吸附等溫線與吸附熱力學(xué)(267)
9.4.3吸附等溫式與吸附理論(268)
9.5液固界面的潤(rùn)濕(271)
9.5.1潤(rùn)濕現(xiàn)象(271)
9.5.2接觸角與楊氏方程(272)
9.5.3固體在溶液中的吸附(273)
習(xí)題(274)
第10章膠體分散系統(tǒng)與大分子溶液(276)
10.1分散系統(tǒng)分類(276)
10.2溶膠的制備與凈化(277)
10.2.1溶膠的制備(278)
10.2.2溶膠的凈化(279)
10.3膠體系統(tǒng)的基本性質(zhì)(279)
10.3.1溶膠的光學(xué)性質(zhì)(279)
10.3.2溶膠的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)(280)
10.3.3溶膠的電學(xué)性質(zhì)(283)
10.4溶膠的穩(wěn)定性和聚沉作用(285)
10.4.1電解質(zhì)的聚沉作用(286)
10.4.2正、負(fù)膠體的相互聚沉(287)
10.4.3高分子化合物的聚沉作用(287)
10.5乳狀液(288)
10.6DLVO理論簡(jiǎn)介(290)
10.7大分子溶液(291)
習(xí)題(293)
附錄A國(guó)際單位制(295)
附錄B希臘字母(297)
附錄C基本常數(shù)(298)
附錄D換算因數(shù)(298)
附錄E元素的相對(duì)原子質(zhì)量(299)
附錄F某些物質(zhì)的臨界參數(shù)(300)
附錄G某些物質(zhì)的范德華常數(shù)(301)
附錄H某些物質(zhì)的摩爾定壓熱容與溫度的關(guān)系(302)
附錄I某些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)、
標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵及摩爾定壓熱容(303)
附錄J某些有機(jī)化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓(305)
參考文獻(xiàn)(306)
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