第7章電化學1

7.1電化學中的基本概念及法拉第定律1

7.1.1原電池和電解池1

7.1.2法拉第定律2

7.2離子的電遷移和遷移數(shù)3

7.2.1離子的電遷移3

7.2.2離子的遷移數(shù)5

7.2.3離子遷移數(shù)的測定6

7.3電解質溶液的電導8

7.3.1電導、電導率、摩爾電導率8

7.3.2電導的測定8

7.3.3電導率和摩爾電導率與濃度的關系9

7.3.4離子獨立運動定律和離子的摩爾電導率10

7.3.5電導測定的應用12

7.4電解質的活度和活度因子13

7.4.1電解質的平均離子活度和平均離子活度因子13

7.4.2離子強度15

7.4.3德拜-休克爾(Debye-Hckel)電解質溶液理論及其極限公式16

7.5電化學系統(tǒng)的熱力學描述18

7.5.1電化學勢定義18

7.5.2不同物質的電化學勢18

7.5.3電化學勢判據(jù)19

7.6電池電動勢產(chǎn)生的機理20

7.6.1電池的書寫方法20

7.6.2電池電動勢的組成21

7.6.3電極與其電極液之間的電勢差21

7.6.4液體接界電勢及其消除22

7.6.5接觸電勢差23

7.7可逆電池及電池電動勢的測定24

7.7.1可逆電池24

7.7.2標準電池25

7.7.3電池電動勢的測定26

7.8可逆電池的熱力學27

7.8.1可逆電池電動勢與電池中化學反應吉布斯函數(shù)的關系27

7.8.2由電池電動勢的溫度系數(shù)計算電池中化學反應的摩爾反應熵27

7.8.3電池可逆放電時的摩爾反應熱28

7.8.4由電池電動勢及其溫度系數(shù)計算電池中化學反應的摩爾反應焓28

7.8.5化學能轉化為電能的效率問題*28

7.8.6能斯特方程29

7.9電極電勢30

7.9.1電極電勢30

7.9.2電池電動勢的計算33

7.10電極的種類34

7.10.1第一類電極35

7.10.2第二類電極35

7.10.3第三類電極36

7.10.4離子選擇性電極37

7.11原電池的設計及其應用38

7.11.1將氧化還原反應設計成電池39

7.11.2將中和反應設計成電池40

7.11.3將沉淀反應設計成電池41

7.11.4將擴散過程設計成電池濃差電池41

7.11.5化學電源42

7.12分解電壓44

7.12.1分解電壓與理論分解電壓45

7.12.2實際分解電壓與析出電勢46

7.13極化作用47

7.13.1極化現(xiàn)象47

7.13.2極化曲線的測定47

7.13.3電解池與原電池極化的區(qū)別48

7.14電解時電極上的競爭反應49

本章要求51

思考題51

習題53



第8章統(tǒng)計熱力學基礎58

8.1概論58

8.1.1統(tǒng)計熱力學的研究內容和方法58

8.1.2統(tǒng)計系統(tǒng)的分類58

8.1.3統(tǒng)計熱力學的基本原理59

8.1.4統(tǒng)計方法的分類60

8.2微觀粒子的運動形式、能級、量子態(tài)與簡并度60

8.2.1微觀粒子的運動形式60

8.2.2運動自由度60

8.2.3分子的平動能級61

8.2.4雙原子分子的轉動能級61

8.2.5雙原子分子的振動能級62

8.2.6電子運動與核運動的能級62

8.3最概然分布62

8.3.1微觀粒子的分布62

8.3.2最概然分布63

8.4能級分布的微態(tài)數(shù)65

8.4.1定域子系統(tǒng)能級分布的微態(tài)數(shù)65

8.4.2離域子系統(tǒng)能級分布的微態(tài)數(shù)66

8.5玻爾茲曼統(tǒng)計67

8.5.1經(jīng)典玻爾茲曼統(tǒng)計67

8.5.2按量子力學修正了的玻爾茲曼統(tǒng)計69

8.5.3Bose-Einstein統(tǒng)計70

8.5.4Fermi-Dirac統(tǒng)計70

8.5.5幾種統(tǒng)計方法的比較70

8.6粒子配分函數(shù)的定義、性質及與熱力學函數(shù)的關系71

8.6.1粒子的配分函數(shù)的定義71

8.6.2配分函數(shù)與熱力學函數(shù)的關系72

8.6.3配分函數(shù)的析因子性質73

8.6.4能量零點的選擇對配分函數(shù)的影響74

8.6.5能量零點的選擇對熱力學函數(shù)的影響75

8.7粒子配分函數(shù)的計算76

8.7.1平動配分函數(shù)的計算76

8.7.2轉動配分函數(shù)的計算77

8.7.3振動配分函數(shù)的計算78

8.7.4電子運動與核運動配分函數(shù)的計算80

8.8統(tǒng)計熱力學在理想氣體中的應用80

8.8.1理想氣體熱力學函數(shù)的計算80

8.8.2理想氣體反應的標準平衡常數(shù)84

8.9熱力學定律的統(tǒng)計力學解釋89

8.9.1熱力學第一定律89

8.9.2熱力學第二定律90

8.9.3熱力學第三定律90

本章要求91

思考題91

習題92



第9章界面現(xiàn)象的熱力學94

9.1界面現(xiàn)象的本質94

9.1.1界（表）面張力、表面功和表面吉布斯函數(shù)94

9.1.2純組分表面熱力學基本方程96

9.1.3界面張力的影響因素96

9.2氣-液界面現(xiàn)象98

9.2.1彎曲液面的附加壓力98

9.2.2彎曲液面的蒸氣壓99

9.2.3亞穩(wěn)狀態(tài)100

9.2.4溶液表面的吸附101

9.2.5溶液的表面吸附量與吉布斯吸附等溫式101

9.2.6吉布斯界面模型和吉布斯吸附等溫式的熱力學導出102

9.2.7表面活性劑及其性質105

9.3氣-固界面現(xiàn)象107

9.3.1氣-固界面上的吸附107

9.3.2氣-固吸附理論109

9.4液-固界面現(xiàn)象115

9.4.1潤濕現(xiàn)象115

9.4.2接觸角與楊氏方程118

9.4.3接觸角與沾濕、浸濕和鋪展的關系118

9.4.4毛細現(xiàn)象119

9.4.5固體自溶液中的吸附120

9.5液-液界面現(xiàn)象121

9.5.1.液-液界面的鋪展121

9.5.2液-液界面張力121

9.5.3不溶性單分子表面膜122

本章要求124

思考題124

習題124



第10章化學動力學128

10.1化學反應速率的表示和速率方程129

10.1.1反應速率的定義129

10.1.2反應速率的測定130

10.1.3速率方程130

10.1.4非基元反應、基元反應、基元反應分子數(shù)131

10.1.5基元反應的速率方程-質量作用定律131

10.1.6總包反應的速率方程132

10.1.7反應級數(shù)和速率常數(shù)133

10.2速率方程的積分式134

10.2.1一級反應134

10.2.2二級反應136

10.2.3零級反應138

10.2.4n級反應139

10.2.5簡單級數(shù)反級動力學特征小結139

10.3速率方程的確定140

10.3.1積分法140

10.3.2微分法141

10.3.3半衰期法143

10.3.4隔離法143

10.4溫度對反應速率的影響144

10.4.1阿倫尼烏斯（Arrhenius）方程144

10.4.2阿倫尼烏斯（Arrhenius）活化能146

10.4.3活化能與反應熱的關系147

10.5典型的復合反應148

10.5.1對行反應148

10.5.2平行反應150

10.5.3連串反應152

10.6復合反應速率的近似處理方法154

10.6.1速控步驟近似法154

10.6.2穩(wěn)態(tài)近似法154

10.6.3平衡態(tài)近似法155

10.6.4復合反應的活化能159

10.7鏈反應160

10.7.1鏈反應的特征160

10.7.2直鏈反應的機理及速率方程161

10.7.3支鏈反應與爆炸162

10.8氣體反應的碰撞理論164

10.8.1氣體反應的碰撞理論165

10.8.2阿倫尼烏斯活化能（實驗活化能）與臨界能的關系166

10.8.3碰撞理論導出的阿倫尼烏斯公式指前因子166

10.8.4簡單碰撞理論的校正167

10.9過渡態(tài)理論168

10.9.1勢能面168

10.9.2由過渡態(tài)理論計算反應速率常數(shù)艾琳方程170

10.9.3艾琳方程的熱力學表示形式172

10.9.4過渡態(tài)理論導出的阿倫尼烏斯活化能和指前因子173

10.10溶液中的反應174

10.10.1籠效應174

10.10.2原鹽效應離子強度的影響176

10.11光化學反應178

10.11.1光化學反應的初級過程、次級過程178

10.11.2光化學反應的基本定律179

10.11.3量子效率和量子產(chǎn)率180

10.11.4光化學反應動力學181

10.11.5溫度對光化學反應速率的影響183

10.11.6光化學平衡183

10.11.7化學發(fā)光*185

10.11.8激光化學簡述*185

10.12催化作用186

10.12.1催化劑和催化作用186

10.12.2催化反應的一般機理和催化反應活化能186

10.12.3催化劑的基本特征188

10.13均相催化反應189

10.13.1酸堿催化190

10.13.2絡合催化191

10.13.3酶催化反應192

10.14多相催化反應194

10.14.1固體催化劑表面上的吸附195

10.14.2表面反應控制的氣-固相反應動力學196

10.14.3氣-固催化反應的表觀活化能198

10.15分子反應動態(tài)學簡介*199

本章要求200

思考題201

習題202



第11章膠體化學209

11.1分散系統(tǒng)及膠體系統(tǒng)概述209

11.1.1分散系統(tǒng)的定義及分類209

11.1.2膠體系統(tǒng)的分類209

11.1.3溶膠系統(tǒng)的特點210

11.2溶膠的制備及凈化210

11.2.1制備溶膠的一般條件210

11.2.2制備溶膠的方法211

11.2.3溶膠的凈化211

11.3溶膠的動力性質212

11.3.1布朗運動212

11.3.2擴散213

11.3.3沉降與沉降平衡214

11.4溶膠的光學性質215

11.4.1丁鐸爾（Tyndall）效應215

11.4.2雷利（Rayleigh）公式216

11.4.3溶膠的顏色216

11.4.4超顯微鏡與粒子形狀、大小的測定217

11.5溶膠的電學性質和膠團結構217

11.5.1溶膠粒子表面電荷的來源217

11.5.2電動現(xiàn)象218

11.5.3溶膠雙電層結構模型與電勢220

11.5.4膠團結構222

11.6溶膠的穩(wěn)定與聚沉223

11.6.1溶膠穩(wěn)定性理論DLVO理論223

11.6.2溶膠的聚沉及電解質的聚沉作用224

11.6.3高分子化合物（聚合物）對溶膠的穩(wěn)定及聚沉作用225

11.6.4正負溶膠間的相互作用226

11.7高分子溶液與唐南平衡226

11.7.1高分子化合物溶液的滲透壓227

11.7.2唐南平衡227

11.8乳狀液、微乳液229

11.8.1乳狀液的定義及分類229

11.8.2乳化劑和乳狀液的穩(wěn)定性229

11.8.3乳狀液的破壞230

11.8.4微乳液230

11.9凝膠231

11.9.1凝膠及其通性231

11.9.2凝膠的分類232

11.9.3凝膠的形成232

11.9.4凝膠的性質234

本章要求236

思考題236

習題237



下冊習題參考答案239

參考文獻245