工科物理化学

本书根据JJB高等学校化学与化工类学科教学指导委员会提出的“化学教学基本内容”编写。全书着重阐述基本概念和基本规律，避免不必要的推导和证明，在具体内容的叙述方法上力求通俗易懂，突出工科专业的实际需要，既全面系统地阐述物理化学的基本概念和基础理论，又适当介绍学科发展的趋势和最新成果。

陈泳，兰州理工大学教授。主持多项国家自然基金和甘肃省基金，发表二十余篇科研教学论文，主持参与多项教学教研课题。获得3项科研奖励和2项教学成果奖励。徐惠，女，教授，博士，博士生导师，1986年在兰州大学化学系物理化学专业获得理学学士学位，1994年在兰州大学化学系分析化学专业获得理学硕士学位，2004年在兰州大学化学化工学院物理化学专业获得理学博士学位。

绪论（1）
§0.1物理化学研究目的及其内容（1）
§0.2物理化学的研究与学习方法（2）
§0.3物理量的表示与运算（3）
0.3.1物理量的表示（3）
0.3.2物理量的运算（3）
第1章气体（5）
§1.1理想气体（5）
1.1.1气体的基本实验定律（5）
1.1.2理想气体的概念（6）
1.1.3理想气体状态方程（6）
1.1.4摩尔气体常数R（7）
§1.2理想气体混合物（8）
1.2.1道尔顿分压定律（8）
1.2.2阿玛格分体积定律（10）
§1.3真实气体状态方程（10）
1.3.1真实气体的微观模型（10）
1.3.2真实气体的状态方程（11）
1.3.3压缩因子（13）
§1.4气体的液化（13）
1.4.1液体的饱和蒸气压（14）
1.4.2临界状态（14）
1.4.3真实气体的p-Vm图及气体的液化（14）
小结（16）
习题（17）
第2章热力学第一定律（19）
§2.1热力学基本概念（19）
2.1.1系统与环境（19）
2.1.2系统的性质（20）
2.1.3状态与状态函数（21）
2.1.4热力学平衡态（22）
2.1.5过程与途径（22）
§2.2热力学第一定律基础知识（23）
2.2.1热和功（23）
2.2.2热力学能（24）
2.2.3热力学第一定律的本质（25）
§2.3可逆过程与体积功计算（26）
2.3.1可逆过程（26）
2.3.2体积功计算（28）
§2.4等容热、等压热、焓（30）
2.4.1等容热（30）
2.4.2等压热、焓（30）
2.4.3焦耳实验——理想气体的热力学能和焓（31）
§2.5热容（32）
2.5.1热容的定义（32）
2.5.2Cp与CV的关系（33）
§2.6热力学第一定律在气体状态变化中的应用（34）
2.6.1热力学第一定律在理想气体状态变化过程中的应用（34）
*2.6.2热力学第一定律在真实气体状态变化中的应用——节流膨胀（37）
§2.7热力学第一定律在相变过程中的应用（38）
§2.8热力学第一定律在化学反应中的应用——热化学（40）
2.8.1化学反应热效应（40）
2.8.2盖斯（Hess）定律（41）
2.8.3化学反应焓变（41）
2.8.4反应焓变与温度的关系——基尔霍夫定律（46）
小结（49）
习题（50）
第3章热力学第二定律（53）
§3.1热力学第二定律的内容（53）
3.1.1自发过程的共同特征（53）
3.1.2热力学第二定律的文字表述（54）
§3.2熵与热力学第二定律的表达式（55）
3.2.1卡诺定理（55）
3.2.2可逆过程的热温商与熵函数（57）
3.2.3不可逆过程的热温商与克劳修斯不等式（59）
3.2.4熵增原理与熵判据（60）
3.2.5熵的物理意义（61）
§3.3熵变的计算（62）
3.3.1环境的熵变（62）
3.3.2系统的熵变（62）
§3.4亥姆霍兹函数及吉布斯函数（68）
3.4.1亥姆霍兹函数（68）
3.4.2吉布斯函数（69）
3.4.3ΔG的计算（70）
§3.5热力学函数的基本关系式（72）
3.5.1热力学函数间的关系及热力学判据（72）
3.5.2热力学函数四个基本方程（73）
*3.5.3麦克斯威（Maxwell）关系式（74）
小结（75）
习题（77）
第4章多组分系统热力学（80）
§4.1混合物组成表示法（80）
4.1.1物质的量分数xB（或yB）（80）
4.1.2质量分数wB（81）
4.1.3质量摩尔浓度bB（81）
4.1.4物质的量浓度cB（81）
§4.2偏摩尔量（82）
4.2.1偏摩尔量的定义（82）
4.2.2偏摩尔量的集合公式（83）
*4.2.3吉布斯-杜亥姆方程（Gibbs-Duhem）（84）
§4.3化学势（84）
4.3.1化学势的定义（84）
4.3.2多组分系统热力学基本关系式（85）
4.3.3化学势判据及应用（86）
*4.3.4化学势与温度、压力的关系（87）
§4.4气体的化学势（88）
4.4.1理想气体各组分化学势的表达式（88）
4.4.2真实气体各组分化学势的表达式（88）
§4.5稀溶液中两个经验定律（89）
4.5.1拉乌尔定律（89）
4.5.2亨利定律（90）
§4.6理想液态混合物（91）
4.6.1理想液态混合物的定义及微观模型（91）
4.6.2理想液态混合物任一组分的化学势（92）
4.6.3理想液态混合物的混合性质（92）
§4.7稀溶液中各组分的化学势及稀溶液的性质（93）
4.7.1稀溶液中溶剂的化学势（93）
4.7.2稀溶液中溶质的化学势（93）
4.7.3分配定律（95）
4.7.4稀溶液的依数性（95）
§4.8真实液态混合物和真实溶液的化学势（99）
4.8.1真实液态混合物（99）
4.8.2真实溶液（100）
小结（103）
习题（106）
第5章化学平衡(108)
§5.1化学反应的方向及平衡条件(108)
§5.2标准平衡常数(109)
5.2.1标准平衡常数的定义(109)
5.2.2各类反应的标准平衡常数的表达式(111)
§5.3化学反应等温方程式(114)
5.3.1理想气体混合物系统(114)
5.3.2理想液态混合物系统(114)
5.3.3常压下真实溶液溶剂参与反应的系统(114)
5.3.4化学等温方程式的应用(115)
§5.4标准平衡常数的计算(117)
5.4.1标准平衡常数的测定(117)
5.4.2标准平衡常数的计算(118)
5.4.3平衡组成的计算(120)
§5.5各种因素对化学平衡的影响(122)
5.5.1温度对化学平衡的影响(122)
5.5.2压力对化学平衡的影响(123)
5.5.3惰性气体对化学平衡的影响(125)
小结(126)
习题(127)
第6章相平衡(130)
§6.1相律(130)
6.1.1几个基本概念(130)
6.1.2相律的推导(132)
§6.2单组分系统相平衡(134)
6.2.1相律对单组分系统相平衡的应用(134)
6.2.2水的相图(134)
6.2.3克拉佩龙(Clapeyron)方程——单组分两相平衡的基本方程(137)
§6.3二组分系统气-液平衡相图(139)
6.3.1二组分理想液态混合物的气-液平衡相图(139)
6.3.2二组分真实液态混合物的气-液平衡相图(143)
§6.4二组分系统液-液平衡相图(146)
6.4.1二组分理想液态混合物的液-液平衡相图(146)
6.4.2液相完全不互溶系统的气-液平衡相图(147)
§6.5二组分系统固-液平衡相图(148)
6.5.1二组分固态不互溶的相图(148)
6.5.2二组分生成化合物的相图(150)
6.5.3二组分固态互溶系统的相图(152)
小结(155)
习题(155)
第7章电化学基础(157)
§7.1电解质溶液的导电性质(157)
7.1.1电解质溶液的导电机理(157)
7.1.2法拉第(Faraday)定律(159)
7.1.3离子的电迁移(159)
§7.2电解质溶液的电导(161)
7.2.1电导、电导率、摩尔电导率(161)
7.2.2电导率、摩尔电导率与浓度的关系(162)
7.2.3电导测定的应用(165)
§7.3强电解质溶液的活度(167)
7.3.1强电解质和离子的活度及活度因子(167)
7.3.2离子强度(168)
7.3.3德拜-休克尔(Debye-Huckel)极限定律(169)
§7.4电池和电池电动势的构成(170)
7.4.1电池反应及电池图式(170)
7.4.2电池电动势的构成(171)
§7.5可逆电池和可逆电极(173)
7.5.1可逆电池(173)
7.5.2可逆电极(174)
7.5.3可逆电池电动势测定(179)
7.5.4韦斯顿(Weston)标准电池(180)
§7.6可逆电池热力学(180)
7.6.1可逆电池热力学函数的计算(180)
7.6.2电池反应的能斯特(Nernst)方程(182)
7.6.3电极反应的能斯特（Nernst）方程(183)
§7.7电动势测定的应用(185)
7.7.1计算电池反应的热力学函数(185)
7.7.2判断氧化还原反应的方向(187)
7.7.3测定离子的平均活度因子(187)
7.7.4测定溶液的pH(188)
7.7.5电势-pH图(189)
§7.8不可逆电极过程——极化作用(189)
7.8.1分解电压(189)
7.8.2极化作用、超电势(190)
7.8.3极化曲线(191)
7.8.4电极上的反应(192)
7.8.5电解在水质处理过程中的应用(193)

§7.9金属的腐蚀与防腐(195)

7.9.1金属的腐蚀(195)
7.9.2金属的防腐(196)
§7.10化学电源(197)
7.10.1一次电池(197)
7.10.2二次电池——可充电电池(198)
7.10.3燃料电池(198)
小结(200)
习题(202)
第8章化学动力学（205）
§8.1化学反应速率及速率方程（205）
8.1.1反应速率的定义及测定方法（205）
8.1.2基元反应和非基元反应（207）
8.1.3基元反应的速率方程（207）
8.1.4反应级数n（208）
§8.2简单反应级数的速率方程（209）
8.2.1一级反应（209）
8.2.2二级反应（210）
8.2.3零级反应（213）
8.2.4n级反应（214）
§8.3反应级数的测定（215）
8.3.1微分法（215）
8.3.2积分法（216）
8.3.3半衰期法（217）
§8.4温度对反应速率的影响（218）
8.4.1阿伦尼乌斯方程（218）
8.4.2基元反应的活化能（220）
§8.5典型复合反应（222）
8.5.1平行反应（222）
8.5.2对行反应（223）
8.5.3连串反应（225）
§8.6复合反应速率方程的近似处理法（225）
8.6.1稳态近似法（225）
8.6.2平衡态近似法（226）
*§8.7化学反应速率理论（228）
8.7.1硬球碰撞理论（228）
*8.7.2活化络合物理论（ACT）或过渡状态理论（TST）（229）
小结（231）
习题（232）
第9章界面现象（234）
§9.1表面张力（234）
9.1.1分散度和比表面（234）
9.1.2表面张力（234）
9.1.3表面功及表面吉布斯（Gibbs）函数（235）
9.1.4影响表面张力的因素（237）
§9.2弯曲液面的附加压力及毛细现象（237）
9.2.1弯曲界面的附加压力——杨-拉普拉斯（Yang-Laplace）方程（237）
9.2.2毛细现象（238）
§9.3开尔文公式及亚稳状态（240）
9.3.1弯曲界面的饱和蒸气压——开尔文（Kelvin）公式（240）
9.3.2开尔文公式的应用——亚稳状态及新相的生成（241）
§9.4润湿现象（243）
9.4.1润湿及其类型（243）
9.4.2接触角与杨氏方程（244）
9.4.3润湿的应用（245）
§9.5溶液表面的吸附（246）
9.5.1溶液的表面张力（246）
9.5.2吉布斯吸附等温式（247）
9.5.3表面活性剂（248）
§9.6固体表面上的吸附作用（250）
9.6.1吸附及其类型（250）
9.6.2吸附等温线（251）
9.6.3吸附等温式（252）
小结（254）
习题（257）
第10章胶体化学（259）
§10.1溶胶的制备与净化（260）
10.1.1溶胶的制备（260）
10.1.2溶胶的净化（261）
§10.2溶胶的性质（262）
10.2.1光学性质（262）
10.2.2动力学性质（263）
10.2.3电学性质（265）
§10.3溶胶的稳定与聚沉（269）
10.3.1溶胶的稳定性（269）
10.3.2溶胶的聚沉（269）
*§10.4粗分散系统（272）
10.4.1乳状液（272）
10.4.2泡沫（273）
*§10.5高分子溶液的渗透压（274）
10.5.1不带电荷高分子溶液的渗透压（274）
10.5.2高分子电解质溶液的渗透压——唐南平衡（274）
小结（277）
习题（278）
附录（280）
附录一国际单位制（280）
附录二希腊字母表（281）
附录三某些气体的范德华常数（282）
附录四某些气体的摩尔等压热容与温度的关系（283）
附录五某些物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯函数、标准摩尔熵及摩尔等压热容（284）
附录六水溶液中某些溶质的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯函数、标准摩尔熵（288）
附录七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函数、标准摩尔熵及标准摩尔定压热容（289）
附录八某些有机化合物的标准摩尔燃烧焓（291）
参考文献（292）

本书为非化学、化工类物理化学教材，实用性较强