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第1章 气体1

1.1 理想气体及其状态方程1

1.1.1 理想气体状态方程1

1.1.2 理想气体状态方程的应用2

1.2 气体混合物2

1.2.1 分压定律2

1.2.2 分压定律的应用3

1.3 真实气体的液化3

1.3.1 液体的饱和蒸气压3

1.3.2 临界参数4

1.3.3 真实气体的p-Vm图及气体的液化4

1.4 真实气体的范德华方程5

1.4.1 范德华方程5

1.4.2 范德华方程的应用6

1.4.3 其他状态方程7

思考题7

习题7

参考文献8

第2章 热力学第一定律9

2.1 热力学概述9

2.1.1 热力学研究的内容9

2.1.2 热力学的研究方法及局限性9

2.2 热力学的基本概念及第零定律10

2.2.1 热力学的基本概念10

2.2.2 热力学第零定律与温度13

2.3 热、功及可逆过程14

2.3.1 热量和功14

2.3.2 可逆过程17

2.4 热力学第一定律20

2.4.1 热力学能20

2.4.2 热力学第一定律20

2.4.3 等容热、等压热、焓、热容21

2.5 热力学第一定律对理想气体系统的应用25

2.5.1 焦耳实验25

2.5.2 理想气体的Cp与Cv的关系26

2.5.3 绝热过程27

2.6 热力学第一定律对实际气体的应用29

2.7 热力学第一定律对化学反应的应用——热化学32

2.7.1 化学反应的热效应32

2.7.2 热化学方程式37

2.7.3 赫斯定律38

2.7.4 热效应的计算39

2.7.5 溶解热和稀释热43

2.7.6 热效应与温度的关系——基尔霍夫定律43

2.7.7 非等温反应45

思考题45

习题46

参考文献49

第3章 热力学第二定律50

3.1 卡诺循环及卡诺定理50

3.1.1 热机与效率50

3.1.2 卡诺循环51

3.1.3 卡诺定理52

3.2 热力学第二定律的表述53

3.3 熵的概念及热力学第二定律的表达式54

3.3.1 宏观变化过程的不可逆性54

3.3.2 熵的定义55

3.4 克劳修斯不等式与熵增加原理58

3.4.1 克劳修斯不等式58

3.4.2 熵增加原理59

3.4.3 熵变的计算61

3.5 熵的物理意义68

3.6 亥姆霍兹自由能与吉布斯自由能69

3.6.1 亥姆霍兹自由能69

3.6.2 吉布斯自由能71

3.6.3 变化方向与限度的热力学判据72

3.7 热力学基本关系式73

3.7.1 热力学基本方程73

3.7.2 对应系数关系式74

3.7.3 麦克斯韦关系式75

3.8 △G的求算77

思考题82

习题83

参考文献85

第4章 多组分系统热力学86

4.1 多组分系统组成表示法86

4.1.1 物质的量浓度86

4.1.2 质量摩尔浓度86

4.1.3 摩尔分数86

4.1.4 质量分数87

4.2 偏摩尔量87

4.2.1 问题的提出87

4.2.2 偏摩尔量的定义88

4.2.3 集合公式89

4.3 化学势90

4.3.1 化学势的定义90

4.3.2 多组分系统热力学基本方程90

4.3.3 化学势与温度、压力的关系92

4.3.4 化学势在判断方向与限度上的应用92

4.4 气体的化学势93

4.4.1 纯理想气体的化学势93

4.4.2 混合理想气体的化学势94

4.4.3 非理想气体的化学势95

4.5 理想液态混合物及稀溶液的化学势95

4.5.1 稀溶液的两个经验规律95

4.5.2 理想液态混合物的定义及其组分的化学势98

4.5.3 理想稀溶液的定义及其组分的化学势101

4.5.4 实际溶液中组分的化学势102

4.6 稀溶液的依数性质104

4.6.1 蒸气压下降104

4.6.2 凝固点降低（析出固态纯溶剂）104

4.6.3 沸点升高105

4.6.4 渗透压106

4.7 活度的测定107

4.7.1 蒸气压法107

4.7.2 凝固点降低法108

思考题108

习题108

参考文献110

第5章 相平衡111

5.1 基本概念111

5.1.1 相111

5.1.2 相图112

5.1.3 物种数和组分数112

5.1.4 自由度113

5.2 相律114

5.2.1 相律的推导114

5.2.2 关于相律的说明115

5.3 单组分系统的相平衡116

5.3.1 克拉贝龙方程116

5.3.2 克劳修斯-克拉贝龙方程——蒸气压与温度的关系117

5.3.3 单组分系统相图——水的相图118

5.3.4 超临界流体及其应用119

5.4 蒸气压与外压的关系120

5.5 二组分系统的相平衡及应用121

5.5.1 完全互溶的二组分系统121

5.5.2 部分互溶的二组分系统126

5.5.3 杠杆规则128

5.5.4 完全不互溶的二组分系统及水蒸气蒸馏129

5.5.5 二组分固液系统130

5.6 三组分系统的相图及应用简介142

5.6.1 三组分系统组成的等边三角形表示法142

5.6.2 只含液相的三组分系统的相图142

5.6.3 含固相的三组分系统（水盐系统）相图143

思考题144

习题145

参考文献147

第6章 化学平衡148

6.1 化学反应的方向与限度148

6.1.1 反应不能进行到底的原因148

6.1.2 反应的摩尔吉布斯自由能变化△rGm150

6.1.3 反应等温式与平衡常数151

6.2 平衡常数的测定与平衡转化率154

6.2.1 平衡常数的测定方法154

6.2.2 平衡转化率154

6.3 各类反应系统的平衡常数及其求算155

6.3.1 理想气体反应系统平衡常数155

6.3.2 非理想气体反应系统平衡常数159

6.3.3 液相反应系统平衡常数159

6.3.4 复相反应系统平衡常数161

6.4 各种因素对化学平衡的影响162

6.4.1 温度对平衡常数的影响163

6.4.2 浓度或分压的影响166

6.4.3 总压对平衡的影响166

6.4.4 惰性气体对平衡的影响168

6.4.5 原料配比对平衡的影响170

6.5 生化反应标准态及吉布斯自由能变化170

思考题171

习题171

参考文献173

第7章 化学动力学175

7.1 化学反应速率175

7.1.1 反应速率的定义175

7.1.2 反应速率的测定177

7.1.3 反应速率方程178

7.1.4 反应级数和速率常数178

7.1.5 基元反应和复合反应179

7.1.6 反应分子数和质量作用定律180

7.2 简单级数反应动力学181

7.2.1 零级反应181

7.2.2 一级反应182

7.2.3 二级反应184

7.2.4 三级反应186

7.3 反应级数的确定187

7.3.1 积分法188

7.3.2 微分法190

7.3.3 孤立法192

7.4 温度对反应速率的影响192

7.4.1 范特霍夫近似规则193

7.4.2 阿伦尼乌斯经验公式193

7.4.3 活化能194

7.4.4 关于阿伦尼乌斯公式的说明196

7.5 典型复合反应动力学197

7.5.1 对峙反应197

7.5.2 平行反应200

7.5.3 连续反应202

7.6 复合反应动力学近似处理方法204

7.6.1 速控步骤法204

7.6.2 稳态近似法205

7.6.3 平衡近似法205

7.7 链反应动力学206

7.7.1 链反应机理特征206

7.7.2 直链反应207

7.7.3 支链反应与燃烧爆炸209

7.8 基元反应速率理论211

7.8.1 简单碰撞理论211

7.8.2 过渡态理论217

7.8.3 单分子反应理论223

7.9 催化反应动力学简介224

7.9.1 催化反应基本特征225

7.9.2 均相催化反应228

7.9.3 自催化反应与化学振荡231

7.9.4 多相催化反应232

7.10 光化学反应简介235

7.10.1 光化学基本定律236

7.10.2 光化学的初级与次级过程237

7.10.3 量子产率238

7.10.4 光化学反应动力学239

7.10.5 光化学反应与热反应的比较240

7.10.6 光化学反应举例242

7.11 快速反应测定技术简介243

7.11.1 阻碍流动技术243

7.11.2 闪光光解技术243

7.11.3 弛豫技术244

思考题246

习题246

参考文献251

第8章 电化学252

8.1 电解质溶液252

8.1.1 导电机理252

8.1.2 法拉第定律254

8.1.3 电导、电导率和摩尔电导率255

8.1.4 电导测定的应用258

8.1.5 离子的电迁移261

8.2 电解质溶液的活度及活度系数263

8.2.1 电解质化学势与离子化学势263

8.2.2 电解质的活度与离子活度的关系263

8.2.3 离子平均活度与离子平均活度系数264

8.2.4 影响离子平均活度系数的因素——离子强度265

8.3 强电解质溶液理论简介266

8.3.1 德拜-休克尔离子互吸理论266

8.3.2 极限公式266

8.4 可逆电池电动势267

8.4.1 反应的吉布斯自由能变化与电池电动势267

8.4.2 可逆电池268

8.4.3 电动势的测定269

8.4.4 电池的书写方式270

8.5 可逆电极的种类及电极反应271

8.5.1 第一类电极：包括金属电极及气体电极271

8.5.2 第二类电极：包括微溶盐电极和微溶氧化物电极271

8.5.3 第三类电极：氧化还原电极272

8.6 可逆电池热力学273

8.6.1 能斯特方程273

8.6.2 标准电动势与电池反应平衡常数274

8.6.3 由电动势及其温度系数求反应的△rSm和△rHm274

8.7 电动势产生机理276

8.7.1 电极-溶液界面电势差（绝对电极电势）276

8.7.2 溶液-溶液界面电势差（液体接界电势）277

8.7.3 不同金属接触电势差（接触电势）277

8.8 电极电势278

8.8.1 标准氢电极278

8.8.2 电极电势的规定及电极电势的能斯特方程278

8.8.3 参比电极282

8.9 电池的类型及其电动势的计算282

8.9.1 化学电池282

8.9.2 浓差电池283

8.10 电动势测定的应用284

8.11 生物电化学简介289

8.11.1 生物氧化还原289

8.11.2 生物膜电势290

8.11.3 生物传感器290

8.12 不可逆电极过程290

8.12.1 极化现象与超电势291

8.12.2 氢超电势——塔菲尔公式293

8.12.3 电解及应用293

8.12.4 金属的腐蚀与防腐295

8.12.5 化学电源简介297

思考题301

习题302

参考文献304

第9章 界面现象305

9.1 表面自由能与表面张力305

9.1.1 表面自由能305

9.1.2 表面张力307

9.1.3 影响表面张力的因素308

9.2 弯曲表面现象309

9.2.1 弯曲液面下的附加压力309

9.2.2 毛细管现象312

9.2.3 弯曲液面的蒸气压——开尔文公式314

9.3 吸附作用317

9.3.1 液-气界面吸附318

9.3.2 固-气界面吸附321

9.3.3 固-液界面吸附327

9.4 铺展和润湿328

9.4.1 润湿作用328

9.4.2 不溶性表面膜331

9.5 表面活性剂334

9.5.1 表面活性剂的分类334

9.5.2 表面活性剂的性质335

9.5.3 表面活性剂的作用337

思考题340

习题340

参考文献342

第10章 胶体分散系统343

10.1 分散系统的分类343

10.1.1 按分散相粒子大小分类343

10.1.2 按聚集状态分类344

10.2 溶胶的制备与净化345

10.2.1 溶胶的制备345

10.2.2 溶胶的净化346

10.3 溶胶的光学性质347

10.3.1 丁铎尔现象及光散射347

10.3.2 超显微镜法测定溶胶粒子的大小348

10.4 溶胶的动力学性质349

10.4.1 布朗运动与扩散349

10.4.2 沉降与沉降平衡350

10.4.3 渗透压351

10.5 溶胶的电学性质352

10.5.1 电动现象352

10.5.2 双电层与电动电势353

10.6 溶胶粒子的结构355

10.7 溶胶的稳定性与聚沉356

10.7.1 DLVO理论356

10.7.2 溶胶的聚沉357

10.7.3 大分子化合物的保护与敏化作用359

10.8 大分子简介360

10.8.1 大分子溶液与真溶液及溶胶比较360

10.8.2 大分子化合物的摩尔质量361

10.8.3 大分子溶液的渗透压与唐南平衡362

10.8.4 大分子溶液的黏度366

10.9 纳米材料简介367

10.9.1 纳米粒子与纳米技术367

10.9.2 纳米材料368

思考题371

习题371

参考文献372

附录373

附录1 基本常数（量）373

附录2 国际单位制（SI）373

附录3 能量及压力单位的换算374

附录4 物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔熵、标准摩尔生成吉布斯自由能及标准摩尔定压热容（pΘ＝100kPa）376

附录5 水溶液中某些离子的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯自由能、标准摩尔熵及标准摩尔定压热容（标准压力pΘ＝100kPa,298.1 5K）384

附录6 一些气体的摩尔定压热容与温度的关系Cp,m=a+bT+cT2385

附录7 物质的标准摩尔燃烧焓（pΘ＝100kPa）386

附录8 一些电解质的离子平均活度因子γ±（298.1 5K的水溶液中）387

附录9 相对原子质量四位数表（以12C=12相对原子质量为标准）388

附录10 符号名称表389