全書著重闡述物理化學(xué)的基本概念、基本原理和方法,并適當(dāng)介紹物理化學(xué)學(xué)科的新進展。除結(jié)構(gòu)化學(xué)部分外,本書包括物理化學(xué)的全部教學(xué)內(nèi)容,共分十章。每章前附有基本內(nèi)容與要求,章末給出參考讀物、思考題及習(xí)題。 本書可作為綜合性大學(xué)化學(xué)類專業(yè)物理化學(xué)課程教材,也可供其他專業(yè)參考使用。
第一版問世至今已有五年。在此期間,物理化學(xué)學(xué)科的發(fā)展使我們對一些重要的基本內(nèi)容有了新的認(rèn)識與體會,這是我們對本書進行修訂的主要依據(jù)。全書的整體框架及章節(jié)安排基本上沒有變動,只是對章節(jié)的內(nèi)容做了適當(dāng)?shù)膭h節(jié)與補充。與第一版相比,篇幅略有減少。此次修訂主要針對以下幾方面:
1.對一些基本問題提出了新的看法與觀點,主要體現(xiàn)在熱力學(xué)部分。例如,從熱力學(xué)第一定律的適用條件出發(fā),提出光化學(xué)反應(yīng)不遵守此定律,但服從能量守恒原理;用熱力學(xué)第二定律的判據(jù)審視光化學(xué)反應(yīng)時,提出光化學(xué)反應(yīng)不存在平衡的觀點;根據(jù)熱力學(xué)公式的一致性提出用總熵判據(jù)也可判斷自發(fā);從吉布斯自由能判據(jù)的內(nèi)涵進行演繹可推斷出自發(fā)變化的新判據(jù);基于熱力學(xué)公式的相關(guān)性和自洽性,提出界面相系統(tǒng)熱力學(xué)基本方程的正確表達式,并得出內(nèi)功(即化學(xué)功)是變化過程不可逆性度量的結(jié)論等。
2.保留原有跟蹤時代新內(nèi)容的同時,增加一些物理化學(xué)學(xué)科中較活躍的新知識。如“不對稱催化”“納米粒子”等;基于大分子溶液涉及物理化學(xué)的知識較多,特增設(shè)了大分子溶液一節(jié)。
3.個別小節(jié)前加了“*”號標(biāo)記,以示所屬內(nèi)容(其中有些屬于基本內(nèi)容)對學(xué)生不做基本要求,只作為課外閱讀的拓展知識。教師講授時可根據(jù)學(xué)時和專業(yè)特點加以取舍。
4.考慮到演算習(xí)題對學(xué)習(xí)物理化學(xué)的重要性,本次修訂對第一版習(xí)題進行了精選。保留了基本的、典型的、綜合性的題目,刪除一些類型重復(fù)和演算之后收效不大的題目,補充了少量新的綜合性題目,每章習(xí)題總量有所減少。與本書配套使用的《物理化學(xué)題解》(第二版)(高等教育出版社)也將同時出版。
5.對每章之后的參考讀物進行了刪減,并適當(dāng)補充了近期發(fā)表的論文與出版的著作。
本書第二版仍由楊永華執(zhí)筆主編。楊樺、郭玉鵬、夏寶輝等參加了許多與編寫有關(guān)的工作。
值此第二版出版之際,衷心感謝高等教育出版社鮑浩波編輯、曹瑛編輯、李穎編輯等,他們?yōu)楸WC本書出版的質(zhì)量付出了辛勤的勞動。
限于編者水平,書中難免存在疏漏和錯誤之處,懇請讀者批評指正。
緒論
0-1 物理化學(xué)研究的對象及方法
1.化學(xué)變化的方向和限度
2.化學(xué)反應(yīng)的速率與機理
3.物質(zhì)的性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系
4.宏觀與微觀的聯(lián)系
0-2 物理化學(xué)的作用
0-3 物理化學(xué)的學(xué)習(xí)方法
1.注重邏輯推理思維方法的訓(xùn)練
2.著重理解基本概念
3.注意公式的物理意義和使用條件
4.重視演算習(xí)題
第一章 統(tǒng)計熱力學(xué)基礎(chǔ)
1-1 引言
1.統(tǒng)計力學(xué)的目的和研究方法
2.統(tǒng)計系統(tǒng)的分類
3.本章學(xué)習(xí)的內(nèi)容
1-2 微觀運動狀態(tài)的描述
1.單粒子微觀運動狀態(tài)的描述
2.系統(tǒng)的微觀運動狀態(tài)的描述
1-3 分子的運動形式與能級公式
1.分子的運動形式
2.能級公式
1-4 統(tǒng)計力學(xué)的基本假設(shè)
1.等概率原理
2.宏觀量是微觀量的平均值原理
1-5 能級分布及其相應(yīng)的微觀狀態(tài)數(shù)
1.能級分布
2.獨立可別粒子系某種能級分布的微觀狀態(tài)數(shù)Wp
3.獨立可別粒子系總微觀狀態(tài)數(shù)n
4.獨立等同粒子系能級分布的微觀狀態(tài)數(shù)
——等同性修正
1-6 玻耳茲曼分布定律
1.最概然分布及其微觀狀態(tài)數(shù)w
*2.最概然分布的確定
——拉格朗日未定乘子法
3.玻耳茲曼分布公式
4.玻耳茲曼分布公式的討論
5.玻耳茲曼分布公式的各種表達形式
1-7 最概然分布與平衡分布
1.最概然分布就是平衡分布
*2.最概然分布的概率→1
1-8 單粒子的配分函數(shù)及其求算
1.配分函數(shù)
2.配分函數(shù)的求算
*1-9 系綜原理簡介
1.微正則系綜
2.正則系綜
3.巨正則系綜
參考讀物
思考題
習(xí)題
第二章 熱力學(xué)第一定律及應(yīng)用
2-1 熱力學(xué)概述
2-2 熱力學(xué)的基本概念與熱力學(xué)
第零定律
1.系統(tǒng)與環(huán)境
2.狀態(tài)與性質(zhì)
3.過程與途徑
4.熱力學(xué)第零定律與溫度
2-3 熱量與功
1.熱量
2.功
3.可逆過程
2-4 熱力學(xué)第一定律
1.能量守恒與轉(zhuǎn)化定律
2.熱力學(xué)能
3.熱力學(xué)第一定律
4.熱力學(xué)第一定律應(yīng)用于等容、等壓過程,焓
5.Cp與Cv的關(guān)系
2-5 熱力學(xué)第一定律對理想氣體系統(tǒng)的應(yīng)用
1.自由膨脹——焦耳實驗
2.關(guān)于焦耳定律的說明
3.絕熱過程
4.多方過程
2-6 熱力學(xué)第一定律對實際氣體的應(yīng)用
焦耳一湯姆遜效應(yīng)——節(jié)流膨脹
2-7 熱力學(xué)第一定律的統(tǒng)計解釋
2-8 熱力學(xué)第一定律對化學(xué)
反應(yīng)的應(yīng)用——熱化學(xué)
1.化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)
2.熱化學(xué)方程式的寫法
3.赫斯定律
4.熱效應(yīng)的計算
5.熱效應(yīng)與溫度的關(guān)系——基爾霍夫公式
6.熱效應(yīng)與壓力的關(guān)系
7.非等溫反應(yīng)熱量的求算
8.溶液中離子反應(yīng)熱效應(yīng)的計算
9.溶解熱與稀釋熱
2-9 敞開系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律
參考讀物
思考題
習(xí)題
第三章 熱力學(xué)第二定律
3-1 卡諾循環(huán)
1.熱機及效率
2.卡諾循環(huán)、卡諾定理
3-2 熱力學(xué)第二定律的經(jīng)典表述
1.開爾文說法(1851年)
2.克勞修斯說法(1854年)
3-3 熵的概念熱力學(xué)第二定律的表達式
1.宏觀變化過程的不可逆性
2.熱溫商與熵函數(shù)
3.克勞修斯不等式與熵增加原理
4.熵產(chǎn)生原理簡介
3-4 熵變的計算
1.簡單狀態(tài)變化
2.相變化的熵變
3.化學(xué)反應(yīng)的熵變
3-5 熵的物理意義
1.熵是系統(tǒng)混亂程度的度量
2.玻耳茲曼熵公式
3.影響熵的因素
3-6 亥姆霍茲自由能與吉布斯自由能
1.亥姆霍茲自由能(A)
2.吉布斯自由能(G)
3.變化方向與限度的熱力學(xué)判據(jù)
4.總熵判據(jù)與其他熱力學(xué)判據(jù)的關(guān)系
3-7 熱力學(xué)基本關(guān)系式
1.熱力學(xué)基本方程
2.對應(yīng)系數(shù)關(guān)系式
3.麥克斯韋關(guān)系式
3-8 △G的求算
1.簡單狀態(tài)變化
2.相變化
3.化學(xué)變化
3-9 熱力學(xué)量的統(tǒng)計表達式及與微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系
1.獨立子非定位系統(tǒng)
2.獨立子定位系統(tǒng)
3.殘余熵
……
第四章 熱力學(xué)在多組分系統(tǒng)中的應(yīng)用
第五章 相平衡
第六章 化學(xué)平衡
第七章 化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)
第八章 基元反應(yīng)速率理論與幾種特殊反應(yīng)的動力學(xué)
第九章 電化學(xué)
第十章 界面現(xiàn)象與膠體分散系統(tǒng)
附錄
索引(中英文對照)
主要參考書目