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绪论1

0.1 物理化学的基本研究内容1

0.2 物理化学的建立和发展1

0.3 物理化学的作用和意义2

0.4 物理化学的学习方法3

第1章 热力学第一定律4

1.1 热力学概论4

1.1.1 热力学研究的基本内容4

1.1.2 热力学的方法和局限性5

1.2 热力学基本概念和术语5

1.2.1 系统与环境5

1.2.2 系统的性质6

1.2.3 热力学平衡态6

1.2.4 状态和状态函数6

1.2.5 过程和途径7

1.2.6 热和功8

1.3 热力学第一定律9

1.3.1 热力学能9

1.3.2 热力学第一定律10

1.4 可逆过程11

1.5 焓和热容14

1.5.1 等容热14

1.5.2 等压热和焓14

1.5.3 热容15

1.6 热力学第一定律在系统状态变化中的应用17

1.6.1 理想气体的热力学能和焓17

1.6.2 理想气体的Cp,m与Cv,m的关系18

1.6.3 理想气体绝热过程19

1.6.4 相变化过程22

1.7 热力学第一定律在化学变化中的应用24

1.7.1 反应进度24

1.7.2 等压热效应Qp与等容热效应Qv25

1.7.3 热效应的测量25

1.7.4 热化学方程式26

1.7.5 赫斯定律26

1.8 化学反应热效应的计算27

1.8.1 生成焓27

1.8.2 燃烧焓29

1.8.3 溶解热和稀释热31

1.8.4 反应热与温度的关系32

第2章 热力学第二定律38

2.1 热力学第二定律的经典表述38

2.1.1 自发过程及特征38

2.1.2 热力学第二定律的经典表述39

2.2 熵函数及热力学第二定律的熵表达39

2.2.1 卡诺循环和卡诺定理39

2.2.2 熵的引出42

2.2.3 热力学第二定律数学表达式44

2.2.4 熵增原理45

2.2.5 熵的物理意义46

2.3 熵变的计算46

2.3.1 简单状态变化过程的熵变47

2.3.2 相变过程的熵变计算50

2.4 热力学第三定律52

2.4.1 热力学第三定律的各种表述52

2.4.2 规定熵的计算52

2.4.3 化学反应的熵变53

2.5 亥姆霍兹能和吉布斯能54

2.5.1 亥姆霍兹能54

2.5.2 吉布斯能55

2.5.3 亥姆霍兹能和吉布斯能与功的关系56

2.5.4 过程方向和限度的判据57

2.6 △G的计算57

2.6.1 等温过程的△G57

2.6.2 相变过程的△G59

2.6.3 化学变化的△rG60

2.6.4 吉布斯能随温度的变化61

2.6.5 吉布斯能随压力的变化62

2.7 热力学函数间的关系63

2.7.1 基本公式63

2.7.2 麦克斯韦关系式及其应用64

2.8 偏摩尔量和化学势66

2.8.1 偏摩尔量66

2.8.2 化学势67

2.9 非平衡态热力学简介74

2.9.1 热力学从平衡态向非平衡态的发展74

2.9.2 非平衡态热力学与耗散结构75

第3章 化学平衡79

3.1 化学平衡的热力学条件79

3.1.1 化学平衡的热力学条件79

3.1.2 化学平衡的热力学分析81

3.2 化学反应的方向和限度82

3.2.1 化学反应等温方程式和平衡常数82

3.2.2 化学反应的方向和限度84

3.3 平衡常数和平衡转化率85

3.3.1 平衡常数的表示方法85

3.3.2 平衡常数的测定90

3.3.3 平衡转化率的计算91

3.4 平衡常数的热力学计算92

3.4.1 由标准生成吉布斯能变化计算平衡常数92

3.4.2 由热力学函数△rH？m、△rS？m计算平衡常数92

3.4.3 由已知反应的△rG？m计算未知反应的平衡常数93

3.5 温度对化学平衡的影响94

3.6 其他因素对化学平衡的影响96

3.6.1 压力对化学平衡的影响96

3.6.2 惰性气体对化学平衡的影响98

3.6.3 物料比对化学平衡的影响99

3.7 反应的耦合100

3.7.1 反应耦合原理100

3.7.2 生化反应的耦合101

第4章 相平衡106

4.1 相律106

4.1.1 基本概念106

4.1.2 相律108

4.2 单组分系统110

4.2.1 水的相图110

4.2.2 克劳修斯－克拉贝龙方程112

4.3 二组分双液系统114

4.3.1 理想的完全互溶双液系统115

4.3.2 杠杆规则117

4.3.3 非理想的完全互溶双液系统118

4.3.4 蒸馏与精馏121

4.3.5 部分互溶双液系统122

4.3.6 完全不互溶双液系统—水蒸气蒸馏123

4.4 二组分固－液平衡系统125

4.4.1 具有简单低共熔混合物的固－液系统125

4.4.2 生成化合物的二组分固－液系统130

4.4.3 生成固溶体的固－液系统132

4.5 三组分系统133

4.5.1 三组分系统组成表示方法134

4.5.2 三组分水盐系统135

4.5.3 部分互溶的三液系统136

第5章 电化学142

5.1 电解质溶液的导电性质142

5.1.1 基本概念142

5.1.2 法拉第电解定律143

5.1.3 离子的电迁移144

5.2 电解质溶液的电导145

5.2.1 电导、电导率和摩尔电导率145

5.2.2 电导率、摩尔电导率与浓度的关系146

5.2.3 离子独立运动定律147

5.2.4 电导测定的一些应用148

5.3 强电解质溶液的活度与活度系数151

5.3.1 电解质溶液的平均活度和平均活度因子151

5.3.2 离子强度152

5.3.3 德拜－休克尔极限定律153

5.4 可逆电池154

5.4.1 可逆电池的条件154

5.4.2 可逆电极的种类156

5.4.3 可逆电池电动势的测定157

5.4.4 电池的书写方式158

5.5 可逆电池热力学160

5.5.1 电池电动势的能斯特方程160

5.5.2 标准电池电动势和平衡常数的关系160

5.5.3 电池电动势与电池反应的热力学函数间的关系161

5.6 电极电势162

5.6.1 电极－溶液界面电势差163

5.6.2 电极电势的确定163

5.6.3 电极电势的能斯特方程164

5.6.4 生化系统的标准电极电势166

5.7 电极电势及电池电动势的应用166

5.7.1 难溶盐溶度积的计算166

5.7.2 离子平均活度因子的计算167

5.7.3 溶液pH的测定168

5.7.4 电势滴定169

5.8 电极的极化和超电势169

5.8.1 分解电压169

5.8.2 电极的极化171

5.9 生物电化学174

5.9.1 细胞膜和膜电势174

5.9.2 生物分子的电化学研究175

5.9.3 生物电化学传感器176

第6章 化学动力学182

6.1 化学反应速率及速率方程182

6.1.1 反应速率的表示方法182

6.1.2 反应速率的测定184

6.1.3 基元反应与反应分子数184

6.1.4 反应速率方程与反应级数185

6.2 简单级数的反应187

6.2.1 一级反应187

6.2.2 二级反应188

6.2.3 零级反应191

6.3 反应级数的测定192

6.3.1 积分法193

6.3.2 微分法193

6.3.3 半衰期法194

6.3.4 孤立法194

6.4 温度对反应速率的影响195

6.4.1 阿伦尼乌斯经验公式195

6.4.2 活化能和活化分子197

6.5 典型的复杂反应198

6.5.1 对峙反应198

6.5.2 平行反应200

6.5.3 连续反应202

6.5.4 链反应203

6.5.5 复杂反应的近似处理204

6.6 光化反应206

6.6.1 光化反应的特点206

6.6.2 光化学基本定律207

6.6.3 量子效率208

6.7 溶液中的反应209

6.7.1 笼效应210

6.7.2 溶剂性质对反应速率的影响210

6.8 催化反应211

6.8.1 催化作用的基本概念211

6.8.2 酸碱催化反应215

6.8.3 酶催化反应217

6.9 反应速率理论简介218

6.9.1 碰撞理论218

6.9.2 过渡态理论221

第7章 表面现象229

7.1 表面吉布斯能与表面张力230

7.1.1 表面积230

7.1.2 表面吉布斯能231

7.1.3 表面张力231

7.1.4 表面的热力学关系式232

7.1.5 影响表面张力的因素233

7.2 弯曲液面的特性234

7.2.1 弯曲液面的附加压力234

7.2.2 弯曲液面的饱和蒸气压237

7.2.3 亚稳态和新相生成239

7.3 溶液的表面吸附241

7.3.1 溶液的表面张力与表面吸附241

7.3.2 吉布斯吸附等温式242

7.4 表面膜245

7.4.1 液体的铺展245

7.4.2 不溶性表面膜246

7.4.3 表面压及测定246

7.4.4 不溶性表面膜的一些应用247

7.4.5 生物膜248

7.5 表面活性剂248

7.5.1 表面活性剂分类248

7.5.2 表面活性剂的结构及其在溶液表面的定向排列250

7.5.3 表面活性剂的亲水亲油平衡值251

7.5.4 胶束253

7.5.5 表面活性剂的几种重要作用254

7.6 固体表面的润湿257

7.6.1 固体的润湿257

7.6.2 接触角258

7.7 固体表面吸附259

7.7.1 物理吸附和化学吸附259

7.7.2 吸附等温线260

7.7.3 几个重要的吸附等温式262

7.7.4 固体自溶液中吸附266

7.7.5 几种重要的固体吸附剂268

7.8 微粉学基础知识269

7.8.1 粒子的大小与形状269

7.8.2 微粉的物态特征269

7.8.3 粉体的流动性270

7.8.4 微粉的吸湿性和润湿性270

第8章 胶体分散系274

8.1 分散系概述274

8.1.1 分散系的分类274

8.1.2 溶胶的分类275

8.1.3 溶胶的基本特性276

8.2 溶胶的制备和净化276

8.2.1 胶体的制备276

8.2.2 溶胶的净化278

8.2.3 纳米粒子279

8.3 溶胶的动力性质281

8.3.1 布朗运动281

8.3.2 扩散与渗透282

8.3.3 沉降与沉降平衡283

8.4 溶胶的光学性质285

8.4.1 溶胶的光散射现象285

8.4.2 瑞利公式286

8.4.3 溶胶的颜色287

8.4.4 超显微镜与粒子大小的测定287

8.5 溶胶的电学性质288

8.5.1 电动现象288

8.5.2 胶粒表面带电的原因289

8.5.3 双电层理论与电动电势290

8.5.4 胶团结构291

8.6 溶胶的稳定性293

8.6.1 溶胶的稳定性293

8.6.2 溶胶的聚沉及影响因素294

8.7 乳状液和泡沫297

8.7.1 乳状液297

8.7.2 微乳状液300

8.7.3 泡沫301

第9章 大分子化合物305

9.1 大分子化合物的结构特点305

9.1.1 大分子的结构305

9.1.2 大分子链的构象和柔顺性306

9.1.3 影响大分子柔顺性的因素306

9.2 大分子的平均摩尔质量307

9.3 大分子化合物的溶解309

9.3.1 大分子的溶解特征309

9.3.2 溶剂的选择310

9.3.3 大分子溶液的性质311

9.4 大分子溶液的流变性311

9.4.1 流体的黏度312

9.4.2 高分子溶液的黏度312

9.4.3 流变曲线与流型313

9.5 大分子电解质溶液315

9.5.1 大分子电解质溶液的特性315

9.5.2 唐南平衡和渗透压316

9.6 凝胶319

9.6.1 凝胶的形成和分类319

9.6.2 凝胶的结构和性质320

9.7 大分子化合物在药物制剂中的应用321

9.7.1 具有药理活性的大分子化合物321

9.7.2 大分子化合物作为药物载体322

9.7.3 缓控释制剂中常用的大分子化合物322

附录1 部分物质的摩尔恒压热容及与温度的关系325

附录2 部分物质的热力学数据表值328

附录3 一些电极的标准电极电势332

附录4 一些生物系统的标准电极电势334

参考文献335