本書是高等院校物理化學課程的教材。內容包括熱力學第一定律、熱力學第二定律、液體混合物和溶液、相平衡、化學平衡、電化學、表面與膠體化學以及化學動力學。
本書可作為高等院校生物、醫(yī)藥、材料、環(huán)境等專業(yè)的教材，也可供化學和化工類專業(yè)的學生在學習物理化學課程時參考，同時也可供從事化工、輕工、材料和醫(yī)藥研究及生產(chǎn)工作的科技人員參考。
物理化學是化學、化工及相關專業(yè)（生物、醫(yī)學、材料、環(huán)境、能源等）的重要專業(yè)基礎課，歷來深受廣大相關工作者的重視。另外，它既是化學的一個分支學科，又是其他化學分支學科的理論基礎，所以它在人才培養(yǎng)方面發(fā)揮著重要作用。為了適應非化學、化工專業(yè)對物理化學的教學需要，作者在總結清華大學本科生的短學時物理化學課程教學基礎上編寫了這本教科書。
在編寫本書時，筆者的主要考慮是一定要適應學時少的特點，所以內容上力求簡明，盡量摒棄繁瑣的數(shù)學推導，注重介紹最基本的知識和方法，把重點放在基本概念和重要結論的討論上。同時考慮到使用本書的各專業(yè)的課內學時可能不同、各教師的教學風格不同，在內容的編排上既要力求做到少而精，也為教師講授擴展知識留有足夠的余地。為了便于學生課后復習基本公式和概念，書中的重要公式均以陰影形式標出，且在每章之后提供了適量的思考題。每章之后列出的部分參考文獻，可供讀者進一步深入了解相關內容或擴充知識之用。
全書共分8章。第1，2章介紹熱力學基本定律； 第3，4，5章分別討論熱力學定律對于多組分系統(tǒng)、多相系統(tǒng)和化學反應系統(tǒng)的應用； 第6章是電化學，介紹電化學基本知識并討論典型電化學方法在數(shù)據(jù)測量方面的應用； 第7章介紹界面化學的基本知識并討論膠體的主要性質； 第8章化學動力學，重點討論化學反應的唯象規(guī)律（包括物質濃度、反應溫度、催化劑、溶劑等對反應速率的影響規(guī)律），同時簡要介紹有關反應機理和速率理論的知識。
本書由朱文濤擔任主編。第1，3，5章由王軍民編寫； 第2，6，8章由朱文濤編寫； 第4，7章由陳琳編寫； 各章的思考題和習題由王軍民編選； 附錄由朱文濤編選。全書經(jīng)朱文濤統(tǒng)一修改定稿。
本書的編寫曾得到清華大學化學系有關領導的鼎力支持以及清華大學出版社的鼓勵，徐柏慶教授和尉志武教授對本書的編寫提出了寶貴的意見，在此一并致謝。
由于編者水平所限，本書定有錯誤和不當之處，敬請讀者雅正。
1熱力學第一定律
1.1熱力學的方法、特點及化學熱力學
1.2熱力學的基本概念
1.2.1系統(tǒng)和環(huán)境
1.2.2熱力學平衡狀態(tài)
1.2.3狀態(tài)函數(shù)
1.2.4過程和途徑
1.3熱力學第一定律簡介
1.3.1熱力學第一定律的表述
1.3.2熱和功
1.3.3內能
1.3.4封閉系統(tǒng)的熱力學第一定律數(shù)學表達式
1.4可逆過程與體積功
1.4.1體積功
1.4.2功與過程
1.4.3可逆過程
1.5熱的計算
1.5.1等容熱效應
1.5.2等壓熱效應和焓
1.5.3熱容及簡單變溫過程熱的計算
1.6熱力學第一定律對于理想氣體的應用
1.6.1理想氣體的內能、焓和熱容
1.6.2理想氣體的絕熱過程
1.7熱力學第一定律對于相變過程的應用
1.8熱化學的基本概念
1.8.1反應進度
1.8.2反應的摩爾焓變和摩爾內能變
1.9反應熱的計算
1.9.1Hess定律
1.9.2生成焓與化學反應的標準摩爾焓變
1.9.3燃燒焓與化學反應的標準摩爾焓變
1.9.4摩爾溶解焓與摩爾稀釋焓
1.9.5反應熱與溫度的關系
本章基本學習要求
參考文獻
思考題和習題
2熱力學第二定律
2.1熱力學第二定律及其數(shù)學表達式
2.1.1自然界過程的方向性和限度
2.1.2熱力學第二定律的表述
2.1.3熵函數(shù)和熱力學第二定律的數(shù)學表達式
2.2熵增加原理和熵判據(jù)
2.3熵變的計算
2.3.1簡單物理過程的熵變
2.3.2相變過程的熵變
2.3.3混合過程的熵變
2.4熱力學第三定律和規(guī)定熵
2.4.1熱力學第三定律的表述
2.4.2規(guī)定熵的計算
2.4.3化學反應的熵變
2.5Helmholtz函數(shù)判據(jù)和Gibbs函數(shù)判據(jù)
2.5.1Helmholtz函數(shù)及Helmholtz函數(shù)減少原理
2.5.2Gibbs函數(shù)及Gibbs函數(shù)減少原理
2.5.3熱和功在特定條件下與狀態(tài)函數(shù)變的關系
2.6各熱力學函數(shù)間的關系
2.6.1封閉系統(tǒng)的熱力學基本關系式
2.6.2對應系數(shù)關系式
2.6.3Maxwell關系式
2.6.4基本關系式的應用
2.7ΔG和ΔA的計算
2.7.1簡單物理過程的ΔG和ΔA
2.7.2相變過程的ΔG和ΔA
2.7.3混合過程的ΔG
2.7.4ΔG與溫度的關系
本章基本學習要求
參考文獻
思考題和習題
3液體混合物與溶液
3.1偏摩爾量
3.1.1偏摩爾量的概念
3.1.2偏摩爾量的集合公式
3.2化學勢
3.2.1化學勢的表述與應用
3.2.2化學勢與壓力的關系
3.2.3化學勢與溫度的關系
3.3氣體的化學勢
3.3.1純理想氣體的化學勢
3.3.2理想氣體混合物的化學勢
3.3.3逸度
3.4液體混合物和溶液的組成表示法
3.4.1液體混合物與溶液
3.4.2組成表示法
3.5Raoult定律和Henry定律
3.5.1Raoult定律
3.5.2Henry定律
3.6理想液體混合物
3.6.1理想液體混合物的定義
3.6.2理想液體混合物的化學勢
3.6.3理想液體混合物的混合性質
3.7理想稀薄溶液
3.7.1理想稀薄溶液的化學勢
3.7.2依數(shù)性
3.8非理想液體混合物及實際溶液的化學勢
3.8.1活度和活度系數(shù)
3.8.2實際溶液的化學勢
本章基本學習要求
參考文獻
思考題和習題
4相平衡
4.1基本概念
4.1.1相數(shù)
4.1.2獨立組分數(shù)
4.1.3自由度和自由度數(shù)
4.1.4相律
4.2純物質的相平衡
4.2.1Clapeyron方程
4.2.2純物質的相圖
4.3兩組分系統(tǒng)的氣液平衡
4.3.1理想溶液的px（y）相圖和Tx（y）相圖
4.3.2非理想溶液的px（y）相圖和Tx（y）相圖
4.4兩組分部分互溶系統(tǒng)的液液平衡
4.5兩組分系統(tǒng)的固液平衡
4.5.1形成低共熔混合物的相圖
4.5.2形成化合物的相圖
4.5.3形成固溶體的相圖
4.6三組分系統(tǒng)的分配平衡
本章基本學習要求
參考文獻
思考題和習題
5化學平衡
5.1化學反應的方向和限度
5.1.1化學反應的平衡條件
5.1.2化學反應的標準平衡常數(shù)
5.1.3化學反應等溫式
5.2標準平衡常數(shù)及平衡組成的計算
5.2.1各類反應的標準平衡常數(shù)
5.2.2平衡組成的計算
5.3化學反應的標準摩爾Gibbs函數(shù)變
5.3.1由反應的ΔrHm和ΔrSm計算ΔrGm
5.3.2由標準生成Gibbs函數(shù)計算ΔrGm
5.4平衡移動
5.4.1溫度對化學平衡的影響
5.4.2壓力和惰性氣體對化學平衡的影響
5.4.3濃度對化學平衡的影響
5.5同時平衡
本章基本學習要求
參考文獻
思考題和習題
6電化學
6.1電解質溶液的導電機理與Faraday定律
6.1.1電解質溶液的導電機理
6.1.2物質的量的基本單元
6.1.3Faraday電解定律
6.2離子的電遷移和電解質溶液的導電能力
6.2.1離子的電遷移率和遷移數(shù)
6.2.2電解質溶液的電導和電導率
6.2.3電解質溶液的摩爾電導率
6.3離子獨立遷移定律及離子的摩爾電導率
6.4電導法的應用
6.4.1水質的檢驗
6.4.2弱電解質電離常數(shù)的測定
6.4.3難溶鹽溶度積的測定
6.4.4電導滴定
6.5電解質溶液熱力學
6.5.1強電解質溶液的活度和活度系數(shù)
6.5.2電解質溶液中離子的熱力學性質
6.5.3電化學勢判據(jù)
6.6可逆電池
6.6.1化學能與電能的相互轉換
6.6.2電池的習慣表示方法
6.6.3可逆電池的必備條件
6.6.4可逆電極的分類
6.7可逆電池與化學反應的互譯
6.7.1電極反應和電池反應
6.7.2根據(jù)反應設計電池
6.8電極的相間電位差與電池的電動勢
6.9可逆電池電動勢的測量與計算
6.9.1電動勢的測量
6.9.2電動勢與電池中各物質狀態(tài)的關系——Nernst公式
6.9.3由電極電勢計算電動勢
6.10液接電勢及其消除
6.10.1液接電勢的產(chǎn)生與計算
6.10.2鹽橋的作用
6.11電化學傳感器及離子選擇性電極
6.11.1膜平衡與膜電勢
6.11.2離子選擇性電極簡介
6.12電動勢法的應用
6.12.1求取化學反應的Gibbs函數(shù)變和平衡常數(shù)
6.12.2測定化學反應的熵變
6.12.3測定化學反應的焓變
6.12.4電解質溶液活度系數(shù)的測定
6.12.5pH的測定
6.12.6電勢滴定
6.13電極過程動力學
6.13.1電極的極化與超電勢
6.13.2不可逆情況下的電池和電解池
6.13.3電解池中的電極反應
6.13.4金屬的腐蝕與防護
6.14化學電源
6.14.1原電池
6.14.2蓄電池
6.14.3燃料電池
本章基本學習要求
參考文獻
思考題和習題
7表面與膠體化學基礎
7.1比表面能與表面張力
7.1.1比表面能
7.1.2表面張力
7.2彎曲表面現(xiàn)象
7.2.1彎曲液面的附加壓力和YoungLaplace公式
7.2.2彎曲液面的飽和蒸氣壓和Kelvin方程
7.3溶液的表面吸附
7.3.1溶液表面的吸附現(xiàn)象和Gibbs吸附公式
7.3.2表面活性劑及其應用
7.4固體表面的吸附
7.4.1吸附作用
7.4.2物理吸附和化學吸附
7.4.3吸附曲線和吸附方程
7.4.4固液界面的吸附
7.5膠體分散系統(tǒng)概述
7.5.1分散系統(tǒng)的種類
7.5.2膠體的制備與凈化
7.6溶膠的動力性質和光學性質
7.6.1Brown運動
7.6.2擴散現(xiàn)象
7.6.3沉降和沉降平衡
7.6.4溶膠的光學性質
7.7溶膠的電學性質
7.7.1溶膠帶電的原因
7.7.2膠粒的帶電結構
7.7.3ζ電勢
7.7.4電動現(xiàn)象
7.7.5溶膠的穩(wěn)定性
7.8納米技術與膠體化學
本章基本學習要求
參考文獻
思考題和習題
8化學動力學基礎
8.1基本概念
8.1.1化學反應速率
8.1.2元反應和反應分子數(shù)
8.1.3簡單反應和復合反應
8.2物質濃度對反應速率的影響
8.2.1速率方程
8.2.2元反應的速率方程——質量作用定律
8.2.3反應級數(shù)與速率系數(shù)
8.3具有簡單級數(shù)的化學反應
8.3.1一級反應
8.3.2二級反應
8.3.3零級反應
8.4反應級數(shù)的測定
8.4.1r=kcnA型反應級數(shù)的測定
8.4.2r=kcαAcβB…型反應級數(shù)的測定
8.5溫度對反應速率的影響
8.5.1Arrhenius經(jīng)驗公式
8.5.2活化能及其對反應速率的影響
8.6元反應速率理論
8.6.1碰撞理論
8.6.2過渡狀態(tài)理論
8.7反應機理
8.7.1對峙反應
8.7.2平行反應
8.7.3連續(xù)反應
8.7.4鏈反應
8.7.5根據(jù)反應機理推導速率方程
8.7.6反應機理的推測
8.8快速反應研究技術簡介
8.8.1弛豫過程和弛豫方程
8.8.2弛豫技術和弛豫時間
8.9催化劑對反應速率的影響
8.9.1催化劑和催化作用
8.9.2催化劑的一般知識
8.10均相催化反應和酶催化反應
8.10.1均相催化反應
8.10.2酶催化反應
8.11復相催化反應
8.11.1催化劑的活性與中毒
8.11.2催化劑表面活性中心的概念
8.11.3氣固復相催化反應的一般步驟
8.11.4催化作用與吸附的關系
8.12溶劑對反應速率的影響
8.12.1溶劑與反應物分子無特殊作用
8.12.2溶劑與反應物分子有特殊作用
8.13光化學反應
8.13.1光化學基本定律
8.13.2光化學反應的特點
8.13.3光化學反應的速率方程
8.13.4光化學平衡
本章基本學習要求
參考文獻
思考題和習題
附錄
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