本書是針對高等學校工科各專業(yè)編寫的物理化學教材。在保留前三版簡明、淺顯易懂和文筆流暢等風格的同時,突出了熱力學主線，并融入了物理化學理論與應用的新成果，拓展了教材的深度與廣度。全書內(nèi)容包括：氣體的性質(zhì)、化學熱力學基本原理、多組分系統(tǒng)熱力學、化學平衡熱力學、相平衡熱力學、非平衡態(tài)熱力學、統(tǒng)計熱力學、電化學、化學動力學、界面與膠體化學。
本書可作為工、農(nóng)、醫(yī)等高等學校本科、專科及高職、電大的物理化學教材，也可供相關(guān)科技人員參考。每章有學習目標，并且配套有物理化學在線課程、教學課件及習題解答等數(shù)字資源，方便讀者使用。
孟阿蘭，青島科技大學，教研室主任、教授，從教30余年，任教以來先后為本科生主講過普通化學、基礎(chǔ)化學、結(jié)構(gòu)化學、有機電化學合成等課程，1998年以來主要承擔化學、應用化學、化工、生物、材料、食品、海洋科學等十多個專業(yè)的物理化學課堂及實驗教學講任務，積累了較豐富的物理化學教學經(jīng)驗，先后出版了《物理化學學習指導》、《物理化學》、《物理化學實驗》教材。作為主要完成人完成了山東省功課物理化學課程建設立項、功課物理化學試題庫建設立項、山東省物理化學精品課程建設，山東省網(wǎng)絡課程建設立項。
2012年以來先后主持國家自然科學基金面上項目2項，省科技發(fā)展計劃項目1項、山東省自然科學基金項
目1項，青島市應用基礎(chǔ)研究項目1項，重點實驗室及校企合作項目多項；在 J. Mater. Chem. A、 ACS Appl. Mater. & Interfaces、Journal of Power Sources、Chemical Engineering Journal、Journal of Hazardous Materials、Desalination、Journal of Materials Chemistry C、Sensors & Actuators: B、Microchimica Acta、SCIENCE CHINA Chemistry等國內(nèi)外重要期刊上發(fā)表SCI收錄論文30余篇；授權(quán)國家發(fā)明專利2項；作為主要完成人先后獲得山東省科學技術(shù)獎（自然科學）二等獎1項、中國石油化工協(xié)會科技進步獎二等獎1項、青島市科學技術(shù)獎（自然科學獎）二等獎1項、山東高等學校優(yōu) 秀科研成果獎一等獎（自然科學類）1項、二等獎2項。這些科研工作經(jīng)歷對教學工作起到了良好的促進及提升作用。
0緒論
0.1物理化學的內(nèi)容和研究方法/ 001
0.1.1物理化學的內(nèi)容/ 001
0.1.2物理化學的研究方法/ 002
0.1.3物理化學課程的學習方法/ 003
0.2物理化學的量和單位/ 003
0.2.1量與量綱/ 003
0.2.2量方程式和數(shù)值方程式/ 004
0.2.3量在圖和表中的表示方法/ 005
1氣體的性質(zhì)
1.1理想氣體/ 007
1.1.1理想氣體狀態(tài)方程/ 007
1.1.2混合理想氣體/ 008
1.2實際氣體/ 010
1.2.1實際氣體狀態(tài)方程/ 010
1.2.2對應狀態(tài)原理及通用壓縮因子圖/ 012
習題/ 016
2化學熱力學基本原理
2.1熱力學的基本概念/ 017
2.1.1系統(tǒng)與環(huán)境/ 018
2.1.2廣度性質(zhì)和強度性質(zhì)/ 019
2.1.3狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)/ 019
2.1.4過程與途徑/ 020
2.1.5熱力學平衡/ 021
2.2熱力學第零定律與溫度/ 021
2.3熱力學第一定律/ 022
2.3.1熱力學能/ 022
2.3.2熱和功/ 022
2.3.3熱力學第一定律及其表達式/ 023
2.4焓與熱容/ 024
2.4.1焓/ 024
2.4.2熱容/ 025
2.5熱力學第一定律在物理變化中的應用/ 028
2.5.1可逆過程/ 028
2.5.2理想氣體等溫過程/ 031
2.5.3理想氣體絕熱過程/ 033
2.5.4卡諾循環(huán)/ 035
2.5.5節(jié)流膨脹過程/ 037
2.5.6相變過程/ 038
2.6熱化學/ 039
2.6.1反應的標準摩爾焓變/ 040
2.6.2等壓反應熱與等容反應熱的關(guān)系/ 041
2.6.3標準生成焓/ 043
2.6.4標準燃燒焓/ 044
2.6.5平均鍵焓/ 045
2.6.6反應焓變與溫度的關(guān)系/ 047
2.7熱力學第二定律/ 049
2.7.1熱力學第二定律的文字表述/ 049
2.7.2熵及熱力學第二定律的數(shù)學表達式/ 050
2.7.3熵的微觀本質(zhì)/ 052
2.8熵變的計算及自發(fā)性的判斷/ 053
2.8.1等溫過程的熵變/ 053
2.8.2非等溫過程的熵變/ 054
2.8.3絕熱過程的熵變/ 056
2.8.4相變化過程的熵變/ 057
2.9熱力學第三定律/ 058
2.9.1熱力學第三定律的表述/ 058
2.9.2標準熵/ 059
2.9.3化學反應的熵變計算/ 060
2.10亥姆霍茲函數(shù)和吉布斯函數(shù)/ 062
2.10.1亥姆霍茲函數(shù)和吉布斯函數(shù)及其判據(jù)/ 062
2.10.2重要的熱力學函數(shù)關(guān)系式/ 064
2.10.3ΔA與ΔG的計算/ 066
習題/ 068
3多組分系統(tǒng)熱力學
3.1多組分系統(tǒng)及其組成的表示方法/ 073
3.1.1多組分系統(tǒng)/ 073
3.1.2多組分系統(tǒng)組成的表示方法/ 074
3.2偏摩爾量/ 075
3.2.1偏摩爾量的定義/ 076
3.2.2偏摩爾量的相關(guān)公式/ 076
3.3化學勢/ 077
3.3.1化學勢定義與多組分系統(tǒng)熱力學基本方程/ 077
3.3.2化學勢判據(jù)/ 079
3.4氣體的化學勢/ 080
3.4.1理想氣體的化學勢/ 081
3.4.2真實氣體的化學勢/ 082
3.5稀溶液中兩個經(jīng)驗定律/ 084
3.5.1拉烏定律/ 084
3.5.2亨利定律/ 084
3.5.3拉烏爾定律和亨利定律的微觀解釋/ 085
3.6液態(tài)多組分系統(tǒng)中各組分的化學勢/ 087
3.6.1理想液態(tài)混合物中各組分的化學勢/ 087
3.6.2真實液態(tài)混合物中各組分的化學勢/ 088
3.6.3理想稀溶液中溶劑與溶質(zhì)的化學勢/ 089
3.6.4真實溶液中溶劑與溶質(zhì)的化學勢/ 091
3.7稀溶液的依數(shù)性/ 092
3.7.1蒸氣壓下降/ 092
3.7.2凝固點降低/ 093
3.7.3沸點升高/ 094
3.7.4滲透壓/ 094
習題/ 096
4化學平衡熱力學
4.1氣相反應的化學平衡/ 098
4.1.1理想氣體反應的標準平衡常數(shù)/ 098
4.1.2化學反應等溫方程式/ 100
4.1.3實際氣體的化學平衡/ 101
4.2多相反應的化學平衡/ 103
4.2.1多相反應的標準平衡常數(shù)/ 103
4.2.2分解壓力與分解溫度/ 104
4.3液相反應的化學平衡/ 105
4.3.1液態(tài)混合物的化學平衡/ 105
4.3.2液態(tài)溶液中的化學平衡/ 106
4.4化學反應平衡系統(tǒng)的計算/ 107
4.4.1利用平衡組成的數(shù)據(jù)計算標準平衡常數(shù)/ 107
4.4.2利用反應焓變和反應熵變數(shù)據(jù)計算標準平衡常數(shù)/ 108
4.4.3利用標準生成吉布斯函數(shù)計算標準平衡常數(shù)/ 110
4.4.4由相關(guān)反應的熱力學數(shù)據(jù)計算標準平衡常數(shù)/ 110
4.4.5平衡組成的計算/ 110
4.5各種因素對化學平衡的影響/ 111
4.5.1溫度對化學平衡的影響/ 112
4.5.2濃度或分壓對化學平衡的影響/ 115
4.5.3總壓對化學平衡的影響/ 116
4.5.4惰性氣體及原料配比對化學平衡的影響/ 116
4.6同時反應系統(tǒng)的化學平衡/ 118
習題/ 119
5相平衡熱力學
5.1相律/ 122
5.1.1相律表達式/ 122
5.1.2相律的推導/ 124
5.2單組分系統(tǒng)的相平衡/ 125
5.2.1單組分系統(tǒng)的相圖/ 125
5.2.2單組分兩相平衡系統(tǒng)溫度與壓力的關(guān)系/ 127
5.3二組分液態(tài)完全互溶系統(tǒng)的氣-液相平衡/ 129
5.3.1二組分理想液態(tài)混合物的氣-液相平衡圖/ 129
5.3.2杠桿規(guī)則/ 132
5.3.3二組分真實液態(tài)混合物的氣-液相平衡圖/ 133
5.4二組分液態(tài)部分互溶系統(tǒng)的液液相平衡和氣-液相平衡/ 136
5.4.1二組分液態(tài)部分互溶系統(tǒng)的液-液相平衡圖/ 136
5.4.2二組分液態(tài)部分互溶系統(tǒng)的氣-液相平衡圖/ 137
5.5二組分液態(tài)完全不互溶系統(tǒng)的氣-液平衡相圖/ 138
5.6二組分系統(tǒng)的液-固相平衡/ 139
5.6.1簡單二組分凝聚系統(tǒng)的液-固相平衡圖/ 139
5.6.2形成化合物的二組分系統(tǒng)的液-固相平衡圖/ 143
5.7三組分系統(tǒng)相圖簡介/ 144
5.7.1三組分系統(tǒng)相圖的表示方法/ 145
5.7.2三組分系統(tǒng)的液-液相平衡圖/ 145
5.7.3三組分系統(tǒng)的液-固相平衡圖/ 147
習題/ 147
6非平衡態(tài)熱力學
6.1從平衡態(tài)熱力學到非平衡態(tài)熱力學/ 153
6.2局域平衡假設/ 154
6.3熵產(chǎn)生與熵流/ 155
6.3.1熵產(chǎn)生與熵流的概念/ 155
6.3.2熵產(chǎn)生原理與熵平衡方程/ 155
6.4昂薩格倒易關(guān)系/ 156
6.4.1熱力學力和流/ 156
6.4.2昂薩格倒易關(guān)系式/ 157
6.5耗散結(jié)構(gòu)/ 157
6.5.1耗散結(jié)構(gòu)理論/ 157
6.5.2耗散結(jié)構(gòu)的應用/ 158
習題/ 159
7統(tǒng)計熱力學
7.1統(tǒng)計熱力學概論/ 160
7.1.1統(tǒng)計熱力學的內(nèi)容和方法/ 160
7.1.2統(tǒng)計系統(tǒng)的分類/ 161
7.1.3統(tǒng)計熱力學的基本假定/ 161
7.2玻耳茲曼分布/ 162
7.2.1能級分布和狀態(tài)分布/ 162
7.2.2微態(tài)數(shù)/ 163
7.2.3最概然分布與平衡分布/ 165
7.2.4玻耳茲曼分布與玻耳茲曼熵定理/ 165
7.3微粒配分函數(shù)及其計算/ 167
7.3.1微粒配分函數(shù)的析因子性質(zhì)/ 167
7.3.2平動配分函數(shù)/ 168
7.3.3轉(zhuǎn)動配分函數(shù)/ 169
7.3.4振動配分函數(shù)/ 171
7.3.5電子運動和核運動的配分函數(shù)/ 172
7.4熱力學函數(shù)與微粒配分函數(shù)的關(guān)系/ 172
7.4.1熱力學能與微粒配分函數(shù)的關(guān)系/ 173
7.4.2熱容與微粒配分函數(shù)的關(guān)系/ 173
7.4.3熵與微粒配分函數(shù)的關(guān)系/ 174
7.4.4亥姆霍茲函數(shù)與微粒配分函數(shù)的關(guān)系/ 175
7.4.5其他熱力學函數(shù)與微粒配分函數(shù)的關(guān)系/ 175
7.4.6能量零點的選擇對微粒配分函數(shù)的影響/ 176
7.4.7統(tǒng)計熵/ 178
7.5用配分函數(shù)計算反應標準平衡常數(shù)/ 180
7.5.1理想氣體的標準摩爾吉布斯函數(shù)/ 180
7.5.2理想氣體的吉布斯函數(shù)和焓函數(shù)/ 181
7.5.3統(tǒng)計熱力學方法計算標準平衡常數(shù)/ 182
7.5.4標準平衡常數(shù)的統(tǒng)計表達式/ 183
習題/ 185
8電化學
8.1電解與電遷移/ 188
8.1.1電解質(zhì)溶液的導電機理/ 188
8.1.2法拉第電解定律/ 189
8.1.3離子的電遷移現(xiàn)象/ 190
8.2電導及電導測定的應用/ 191
8.2.1電導和電導率/ 191
8.2.2摩爾電導率/ 191
8.2.3電導的測定和電導率的計算/ 192
8.2.4摩爾電導率與濃度的關(guān)系/ 193
8.2.5離子獨立運動定律/ 194
8.2.6電導測定的應用/ 195
8.3強電解質(zhì)溶液理論簡介/ 197
8.3.1強電解質(zhì)溶液的活度和活度因子/ 197
8.3.2離子強度/ 200
8.3.3強電解質(zhì)溶液理論/ 201
8.4電池及其電動勢的測定/ 203
8.4.1可逆電池與不可逆電池/ 203
8.4.2電池表達式/ 204
8.4.3電動勢的測定/ 205
8.4.4標準電池/ 205
8.5可逆電池熱力學/ 206
8.5.1計算ΔrGm、ΔrHm、ΔrSm和Qr,m/ 206
8.5.2電動勢與各反應組分活度的關(guān)系——能斯特方程/ 207
8.6電池電動勢的產(chǎn)生與電極電勢/ 208
8.6.1電池電動勢的產(chǎn)生/ 208
8.6.2電極電勢和標準電極電勢/ 209
8.6.3各類電極/ 213
8.7電池電動勢的計算/ 214
8.7.1電池電動勢的計算方法/ 214
8.7.2濃差電池/ 215
8.8根據(jù)反應設計電池/ 216
8.9電動勢測定的應用/ 218
8.9.1判斷氧化還原反應的方向/ 218
8.9.2電解質(zhì)的平均活度因子與平均活度的計算/ 218
8.9.3氧化還原反應的標準平衡常數(shù)的計算/ 219
8.9.4難溶鹽的活度積的計算/ 220
8.9.5pH值的測定/ 220
8.9.6電勢滴定/ 222
8.10電解與極化作用/ 222
8.10.1電解與分解電壓/ 222
8.10.2電極的極化與超電勢/ 223
8.10.3超電勢的測定/ 225
8.10.4電解池和原電池的極化曲線/ 226
8.10.5電解時電極上的反應/ 227
8.11電化學的應用/ 228
8.11.1濕法電冶金與金屬的電解精煉/ 228
8.11.2金屬的電化學腐蝕與防腐/ 228
8.11.3化學電源/ 229
8.11.4水處理/ 231
8.11.5電合成/ 231
習題/ 232
9化學動力學
9.1反應速率和速率方程/ 237
9.1.1化學動力學的內(nèi)容/ 237
9.1.2反應速率的表示方法/ 239
9.1.3反應速率的測定方法/ 240
9.1.4質(zhì)量作用定律/ 242
9.1.5速率方程/ 243
9.2簡單級數(shù)反應/ 244
9.2.1零級反應/ 244
9.2.2一級反應/ 245
9.2.3二級反應/ 247
9.2.4n級反應/ 249
9.3速率方程的確定/ 251
9.3.1嘗試法/ 252
9.3.2微分法/ 252
9.3.3半衰期法/ 254
9.3.4孤立法/ 255
9.4典型的復合反應/ 256
9.4.1平行反應/ 256
9.4.2對行反應/ 257
9.4.3連串反應/ 258
9.5復合反應動力學處理中的近似方法/ 259
9.5.1選取控制步驟法/ 260
9.5.2穩(wěn)態(tài)近似法/ 260
9.5.3平衡態(tài)近似法/ 261
9.6鏈反應/ 261
9.6.1鏈反應的動力學處理/ 261
9.6.2支鏈反應與爆炸/ 263
9.7溫度對反應速率的影響/ 265
9.7.1阿倫尼烏斯方程/ 265
9.7.2活化能/ 268
9.7.3總活化能/ 270
9.8反應速率理論簡介/ 272
9.8.1碰撞理論/ 272
9.8.2勢能面/ 275
9.8.3經(jīng)典過渡態(tài)理論/ 277
9.8.4艾林方程的熱力學表達式/ 278
9.9溶液反應動力學/ 279
9.9.1溶液反應動力學的特點/ 279
9.9.2溶劑無明顯影響的溶液反應/ 280
9.9.3溶劑有影響的溶液反應/ 281
9.10光化學反應動力學/ 282
9.10.1光化學反應的特點/ 282
9.10.2光化學定律/ 283
9.10.3光化學反應動力學/ 284
9.10.4光敏反應/ 285
9.11催化反應動力學/ 286
9.11.1催化反應的特點/ 286
9.11.2均相催化反應/ 288
9.11.3非均相催化反應/ 288
9.12微觀反應動力學/ 290
9.12.1微觀反應動力學與態(tài)-態(tài)反應/ 290
9.12.2交叉分子束法/ 290
習題/ 291
10界面與膠體化學
10.1表面張力和表面吉布斯函數(shù)/ 297
10.1.1表面張力和比表面吉布斯函數(shù)/ 298
10.1.2影響表面張力的主要因素/ 299
10.1.3表面熱力學基本公式/ 300
10.2氣-液界面現(xiàn)象/ 301
10.2.1附加壓力和彎曲液面的蒸氣壓/ 301
10.2.2溶液表面的吸附現(xiàn)象/ 303
10.2.3表面活性劑/ 304
10.3氣-固界面現(xiàn)象/ 306
10.3.1氣-固界面上的吸附/ 306
10.3.2氣-固吸附理論/ 307
10.4氣-固相表面催化/ 310
10.4.1氣-固相表面催化反應/ 310
10.4.2氣-固相表面催化反應步驟/ 311
10.4.3單分子反應/ 311
10.4.4雙分子反應/ 312
10.5固-液界面現(xiàn)象與液-液界面現(xiàn)象/ 314
10.5.1潤濕與鋪展/ 314
10.5.2接觸角/ 315
10.5.3毛細現(xiàn)象/ 315
10.5.4液-液界面現(xiàn)象/ 316
10.6膠體/ 317
10.6.1分散系統(tǒng)的分類/ 317
10.6.2膠體的制備/ 318
10.6.3膠體的基本性質(zhì)/ 319
10.6.4膠體的結(jié)構(gòu)/ 321
10.6.5溶膠的穩(wěn)定性和聚沉/ 322
習題/ 323
附錄/ 327
參考文獻/ 336
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