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绪论1

第1章 热力学第一定律3

1.1 热力学基本概念3

1.1.1 系统和环境3

1.1.2 状态和状态函数4

1.1.3 过程和途径5

1.1.4 热和功5

1.1.5 热力学能6

1.2 热力学第一定律6

1.2.1 热力学第一定律6

1.2.2 热力学第一定律的数学表达式6

1.3 功与过程7

1.3.1 功与途径7

1.3.2 可逆过程9

1.4 热与过程9

1.4.1 等容热10

1.4.2 等压热与焓10

1.4.3 热容10

1.5 理想气体的热力学12

1.5.1 Joule实验12

1.5.2 理想气体的热容13

1.5.3 理想气体的△U和△H的计算14

1.5.4 理想气体的绝热可逆过程15

1.6 热化学15

1.6.1 反应进度16

1.6.2 化学反应的热效应17

1.6.3 热化学方程式19

1.6.4 Hess定律19

1.6.5 几种热效应20

1.6.6 Kirchhoff定律23

本章小结25

阅读材料26

相关链接26

思考题27

习题28

第2章 热力学第二定律30

2.1 自发过程的共同特征30

2.2 热力学第二定律31

2.2.1 热力学第二定律的表述31

2.2.2 卡诺循环与卡诺定理32

2.2.3 熵的概念35

2.2.4 热力学第二定律的数学表达式37

2.2.5 熵增加原理和熵判据38

2.3 熵变的计算39

2.3.1 理想气体单纯p,V,T变化过程的熵变39

2.3.2 相变过程的熵变43

2.3.3 热力学第三定律和化学变化过程的熵变44

2.4 熵的统计意义47

2.5 Helmholtz自由能与Gibbs自由能47

2.5.1 Helmholtz自由能及判据48

2.5.2 Gibbs自由能及判据48

2.5.3 热力学判据总结49

2.6 热力学函数间的关系50

2.6.1 热力学函数之间的关系50

2.6.2 热力学基本关系式50

2.6.3 特征偏微商和Maxwell关系式51

2.7 △G的计算53

2.7.1 单纯p,V,T变化过程中的△G53

2.7.2 相变过程中的△G55

2.7.3 化学变化过程中的△G56

2.8 Gibbs自由能变随温度及压力的变化58

2.8.1 Gibbs自由能变与温度的关系58

2.8.2 Gibbs自由能变与压力的关系60

2.9 不可逆过程热力学简介60

2.9.1 熵产生和熵流61

2.9.2 熵与生命62

本章小结63

相关链接63

思考题63

习题65

第3章 混合物和溶液68

3.1 偏摩尔量69

3.1.1 偏摩尔量的定义69

3.1.2 偏摩尔量的集合公式70

3.2 化学势71

3.2.1 多组分系统热力学公式71

3.2.2 化学势定义72

3.2.3 化学势判据及其在相变化系统的应用72

3.3 气体的化学势73

3.3.1 理想气体的化学势73

3.3.2 实际气体的化学势74

3.4 Raoult定律和Henry定律75

3.4.1 Raoult定律75

3.4.2 Henry定律75

3.5 溶液中各组分的化学势77

3.5.1 理想液态混合物及其各组分的化学势77

3.5.2 理想稀溶液中各组分的化学势79

3.5.3 非理想稀溶液中各组分的化学势80

3.6 稀溶液的依数性82

3.6.1 蒸气压下降82

3.6.2 凝固点降低82

3.6.3 沸点升高84

3.6.4 渗透压85

3.7 分配定律及其应用86

3.7.1 分配定律86

3.7.2 分配定律的应用——萃取87

本章小结88

阅读材料89

相关链接90

思考题91

习题92

第4章 相平衡93

4.1 相律94

4.1.1 基本概念94

4.1.2 相律96

4.2 单组分系统相图及其应用98

4.2.1 Clapeyron方程98

4.2.2 水的相图100

4.2.3 超临界流体及其应用101

4.3 二组分双液系统的相图及其应用103

4.3.1 理想的完全互溶的双液系103

4.3.2 非理想的完全互溶的双液系106

4.3.3 部分互溶的双液系108

4.3.4 完全不互溶的双液系109

4.4 二组分固液系统相图及其应用110

本章小结111

阅读材料112

相关链接113

思考题113

习题115

第5章 化学平衡117

5.1 化学反应的方向和限度117

5.2 化学反应等温式与平衡常数119

5.2.1 化学反应等温式与平衡常数119

5.2.2 平衡常数的各种表示方法121

5.2.3 平衡常数与反应方程式写法的关系125

5.3 平衡常数的测定和计算126

5.3.1 平衡常数的测定126

5.3.2 平衡常数的计算126

5.4 温度对平衡常数的影响127

5.5 生化反应的标准态和平衡常数129

5.6 耦合反应130

本章小结131

相关链接131

思考题131

习题132

第6章 电解质溶液134

6.1 电解质溶液的导电性质134

6.1.1 电解质溶液的导电机理134

6.1.2 Faraday电解定律136

6.2 离子的电迁移137

6.2.1 离子的淌度137

6.2.2 离子的迁移数137

6.2.3 离子迁移数的测定138

6.3 电导及其应用140

6.3.1 电导、电导率及摩尔电导率140

6.3.2 电导率、摩尔电导率与浓度的关系142

6.3.3 离子独立运动定律和离子摩尔电导率143

6.3.4 电导测定的应用145

6.4 离子的平均活度和平均活度因子148

6.4.1 强电解质的离子平均活度和平均活度因子148

6.4.2 影响离子平均活度因子的因素150

6.5 强电解质溶液理论简介151

6.5.1 强电解质溶液的离子互吸理论151

6.5.2 Debye-Hückel极限公式153

6.5.3 Debye-Hückel-Onsager电导公式154

本章小结155

阅读材料156

相关链接157

思考题157

习题158

第7章 电化学160

7.1 可逆电池和电池符号161

7.1.1 可逆电池161

7.1.2 电池符号162

7.1.3 可逆电极的类型162

7.1.4 可逆电池电动势测定164

7.2 可逆电池的热力学165

7.2.1 由电动势及其温度系数求热力学函数的变化值165

7.2.2 由标准电动势E？求标准平衡常数K？167

7.3 电极电势和电池电动势168

7.3.1 电池电动势产生的原理168

7.3.2 Nernst方程式169

7.3.3 电池电动势的计算172

7.4 浓差电池174

7.5 电池电动势测定的应用175

7.5.1 判断化学反应的方向175

7.5.2 计算难溶盐的溶度积176

7.5.3 离子平均活度因子γ±的测定177

7.5.4 pH的测定178

7.5.5 电池电动势测定在生物系统中的应用179

7.6 分解电压180

7.6.1 基本概念180

7.6.2 分解电压的测定181

7.6.3 理论分解电压的计算181

7.7 极化与超电势182

7.7.1 极化182

7.7.2 极化曲线183

7.7.3 超电势的测定183

7.7.4 氢超电势184

7.7.5 Tafel公式184

7.7.6 氢超电势的理论解释185

7.8 电解时电极上的反应185

7.8.1 析出电势与金属离子的分离185

7.8.2 电解的应用187

7.8.3 金属的电化学腐蚀和防腐188

7.9 生物电化学189

7.9.1 生物膜模拟189

7.9.2 电化学控释药物190

7.9.3 在体电化学190

7.9.4 电化学生物传感器190

7.10 化学电源192

7.10.1 概述192

7.10.2 常见电池194

本章小结197

阅读材料197

相关链接198

思考题199

习题200

第8章 化学动力学基础202

8.1 基本概念203

8.1.1 化学反应速率203

8.1.2 基元反应及质量作用定律204

8.1.3 反应速率常数205

8.1.4 反应级数和反应分子数205

8.2 简单级数反应动力学方程206

8.2.1 零级反应206

8.2.2 一级反应207

8.2.3 二级反应209

8.2.4 反应级数的确定211

8.3 温度对反应速率的影响213

8.3.1 Arrhenius公式214

8.3.2 活化能215

8.3.3 表观活化能216

8.4 典型的复合反应217

8.4.1 对峙反应217

8.4.2 平行反应218

8.4.3 连串反应219

8.4.4 链反应220

8.5 复合反应的近似处理221

8.5.1 控速步骤法221

8.5.2 平衡态近似法222

8.5.3 稳态近似法223

8.6 化学反应速率理论225

8.6.1 碰撞理论225

8.6.2 过渡态理论226

8.7 特殊反应的动力学分析228

8.7.1 溶液中的反应228

8.7.2 催化反应230

8.7.3 光化学反应233

8.8 现代化学动力学研究技术236

8.8.1 快速反应的动力学研究技术236

8.8.2 分子反应动态学237

本章小结238

相关链接239

思考题239

习题240

第9章 表面物理化学243

9.1 表面Gibbs自由能与表面张力244

9.1.1 比表面244

9.1.2 表面Gibbs自由能245

9.1.3 表面张力246

9.2 弯曲液面上的附加压力和蒸气压248

9.2.1 弯曲液面上的附加压力248

9.2.2 弯曲液面上的蒸气压251

9.2.3 亚稳态252

9.3 溶液表面吸附253

9.3.1 溶液的表面张力与溶液浓度的关系253

9.3.2 溶液的表面吸附——Gibbs吸附等温式254

9.3.3 表面活性物质在溶液表面的定向排列255

9.4 表面膜257

9.4.1 单分子表面膜——不溶性表面膜257

9.4.2 表面压及其测定258

9.4.3 表面膜的应用259

9.5 润湿作用259

9.5.1 润湿现象259

9.5.2 接触角与润湿方程261

9.6 表面活性剂及其作用263

9.6.1 表面活性剂的结构特点与分类263

9.6.2 表面活性剂的主要性能参数264

9.6.3 表面活性剂的一些重要作用及应用267

9.7 乳状液269

9.7.1 乳状液的类型及其鉴别269

9.7.2 乳状液的稳定性和乳化作用270

9.7.3 乳状液的制备272

9.7.4 乳状液的转型与破坏272

9.7.5 乳状液的应用273

9.7.6 微乳状液273

9.8 固体表面的吸附作用275

9.8.1 固体表面对气体的吸附作用275

9.8.2 固体在溶液中的吸附283

9.9 气-固表面的催化作用285

本章小结287

阅读材料288

相关链接289

思考题290

习题291

第10章 胶体化学293

10.1 胶体的基本概念294

10.1.1 分散系统的分类和胶体的特征294

10.1.2 胶团的结构295

10.1.3 胶体化学的研究领域296

10.2 溶胶的制备与净化298

10.2.1 溶胶的形成和老化的机理298

10.2.2 溶胶的常用制备方法299

10.2.3 溶胶的纯化301

10.3 溶胶的光学性质302

10.3.1 Tyndall现象302

10.3.2 Rayleigh散射303

10.3.3 超显微镜与粒子大小的近似测定304

10.4 溶胶的动力学性质305

10.4.1 Brown运动305

10.4.2 扩散306

10.4.3 沉降与沉降平衡307

10.5 溶胶的电学性质310

10.5.1 电动现象与本质310

10.5.2 Stern双电层模型313

10.5.3 电动电势ζ314

10.6 溶胶的稳定性与聚沉315

10.6.1 溶胶的稳定性315

10.6.2 影响聚沉的因素316

10.7 凝胶317

10.7.1 凝胶的基本特征及分类318

10.7.2 凝胶的性质319

10.8 高分子溶液320

10.8.1 高分子化合物的分子量321

10.8.2 高分子溶液的性质323

10.8.3 高分子稀溶液的渗透压和Donnan平衡324

10.9 胶体与纳米化学326

10.9.1 纳米化学简介326

10.9.2 纳米材料的合成与胶体化学328

本章小结330

阅读材料330

相关链接332

思考题332

习题333

参考文献335

附录337

习题参考答案349