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物理化学电子书

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134人正在读 | 0人评论 6.2

作       者:白同春

出  版  社:南京大学出版社

出版时间:2020-07-13

字       数:36.0万

所属分类: 科技 > 科普读物 > 科学知识

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本书内容涵盖了物理化学课程的各个方面,包括化学热力学、化学动力学、电化学、胶体和表面化学、统计热力学等。本教材还力求在提高学生素质、更新教材内容、提倡使用现代计算机和网络技术、恰当处理好抽象的数学理论等方面有所增强,以适应更广泛的学习对象,有利于学生的发展。为此,本教材加强了物理化学中科学研究方法的特点和作用的介绍;增加和修改了一些新的教学内容。
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第二版前言

第一版前言

目录

绪论

一、化学与物理化学

二、物理化学的研究内容和教学内容

三、如何学习物理化学

第1章 气体的p-V-T性质与热力学第一定律

1.1 气体的p-V-T性质

1.1.1 理想气体

1.1.2 实际气体

1.2 热力学基本概念

1.2.1 系统与环境

1.2.2 状态、状态性质与状态函数

1.2.3 状态方程

1.2.4 热力学平衡态

1.2.5 过程与途径

1.3 热力学第一定律

1.3.1 热

1.3.2 功

1.3.3 可逆过程

1.3.4 热功当量

1.3.5 热力学能

1.3.6 热力学第一定律

1.4 焓和热容

1.4.1 等容热效应、等压热效应和焓

1.4.2 热容

1.4.3 热容与温度的关系

1.5 热力学第一定律的应用

1.5.1 热力学第一定律对理想气体的应用

1.5.2 热力学第一定律对实际气体的应用

1.5.3 热力学第一定律在相变化过程中的应用

1.6 热化学

1.6.1 反应进度

1.6.2 化学反应的热效应

1.6.3 热化学方程式

1.6.4 Hess定律

1.6.5 标准摩尔生成焓

1.6.6 标准摩尔燃烧焓

1.6.7 反应热与温度的关系——基尔霍夫定律

1.6.8 物理化学常见过程的焓变

第2章 热力学第二定律

2.1 热力学第二定律的表述

2.1.1 热力学第二定律的经典表述

2.1.2 过程的方向性

2.1.3 后果不可消除原理

2.2 熵

2.2.1 卡诺定理

2.2.2 热温商

2.2.3 熵的定义

2.2.4 不可逆过程

2.2.5 熵增加原理

2.2.6 温-熵(T-S)图

2.3 熵的统计意义和热力学第三定律

2.3.1 不可逆过程与分子运动的有序程度

2.3.2 熵和热力学概率——Boltzmann公式

2.3.3 热力学第三定律和规定熵

2.3.4 熵和能量退降

2.4 热力学函数间的关系

2.4.1 Helmholtz自由能和Gibbs自由能

2.4.2 热力学函数间的关系

2.5 热力学函数的计算

2.5.1 等温物理变化过程

2.5.2 非等温物理变化过程

2.5.3 相变过程

2.5.4 应用Gibbs-Helmholtz方程求算不同温度下的ΔG

2.5.5 理想气体等温等压混合过程的熵变和Gibbs自由能变化

2.5.6 化学反应的熵变

第3章 多组分系统热力学

3.1 偏摩尔量

3.1.1 多组分系统

3.1.2 偏摩尔量

3.1.3 偏摩尔量的性质

3.1.4 偏摩尔量的计算——由总体量求偏摩尔量

3.2 化学势

3.2.1 化学势的定义

3.2.2 化学势在相平衡和化学平衡中的应用

3.2.3 化学势与温度和压强的关系

3.3 气体混合物中各组分的化学势

3.3.1 理想气体的化学势

3.3.2 非理想气体的化学势

3.3.3 逸度和逸度系数的求取

3.4 Raoult定律和理想液态混合物

3.4.1 Raoult定律

3.4.2 理想液态混合物及其化学势

3.4.3 理想液态混合物的性质

3.5 Henry定律和理想稀溶液

3.5.1 Henry定律

3.5.2 理想稀溶液及其化学势

3.6 稀溶液的依数性

3.6.1 凝固点降低

3.6.2 沸点升高

3.6.3 渗透压

3.7 非理想液态混合物与活度

3.7.1 活度

3.7.2 非理想液态混合物的化学势

3.7.3 非理想稀溶液的化学势

3.7.4 活度的测定

3.7.5 过量函数

3.7.6 分配定律

3.7.7 溶解热和稀释热

第4章 化学平衡

4.1 化学反应的方向和限度

4.1.1 化学反应的方向和限度

4.1.2 气相化学反应等温方程式和平衡常数

4.1.3 液相化学反应等温方程式和平衡常数

4.1.4 非均相反应系统的化学平衡

4.2 影响化学平衡的因素

4.2.1 平衡常数与温度的关系

4.2.2 平衡常数与压强的关系

4.2.3 同时平衡与反应耦合

4.3 平衡常数的计算和应用

4.3.1 热力学数据计算标准平衡常数

4.3.2 平衡常数的应用

第5章 相平衡与相图

5.1 相律

5.2 单组分体系相平衡

5.2.1 单组分体系的相图

5.2.2 Clausius-Clapeyron方程

5.3 二元系气-液平衡

5.3.1 两组分理想溶液的气-液平衡

5.3.2 精馏原理

5.3.3 杠杆规则——相平衡体系的物料衡算

5.3.4 两组分非理想溶液的气-液平衡

5.4 二元系液-液、气-液-液平衡

5.4.1 部分互溶双液系的液-液平衡

5.4.2 部分互溶的双液系及其气-液-液平衡

5.4.3 不互溶的双液系及其气-液-液平衡

5.5 二元系液-固相平衡

5.5.1 固相完全不互溶二元系

5.5.2 固相完全互溶或部分互溶的二元体系

第6章 统计热力学基础

6.1 引言

6.1.1 统计热力学的任务和方法

6.1.2 统计体系分类

6.1.3 Boltzmann公式

6.1.4 统计热力学的基本假设

6.2 Boltzmann统计

6.2.1 分布及微观状态数

6.2.2 定域子体系任一分布的微观状态数

6.2.3 离域子体系任一分布的微观状态数

6.2.4 微观状态的最概然分布

6.3 分子配分函数

6.3.1 分子配分函数析因子性质

6.3.2 平动配分函数

6.3.3 转动配分函数

6.3.4 振动配分函数

6.3.5 电子配分函数

6.3.6 核配分函数

6.4 分子配分函数与热力学函数的关系

6.4.1 分子配分函数与热力学函数的关系

6.4.2 各个分子运动形式的配分函数对热力学函数的贡献

6.5 统计热力学在物理化学中的应用

6.5.1 理想气体状态方程

6.5.2 统计熵的计算

6.5.3 单原子与双原子气体的热容

6.5.4 晶体热容

6.5.5 由配分函数计算反应平衡常数

第7章 非平衡态热力学简介

7.1 非平衡态热力学

7.1.1 引言

7.1.2 局域平衡假设

7.1.3 熵流与熵产生

7.1.4 Onsager倒易关系

7.1.5 三角循环反应

7.1.6 连续体系的熵产生

7.1.7 最小熵产生原理

7.2 平衡相变和非平衡相变

7.2.1 平衡相变

7.2.2 非平衡相变

第8章 电解质溶液

8.1 电解质溶液的离子导电性质

8.1.1 电解质溶液导电机理

8.1.2 法拉第定律

8.1.3 离子的电迁移和迁移数

8.2 电解质溶液的电导及应用

8.2.1 电导、电导率及摩尔电导率

8.2.2 电导率及摩尔电导率与浓度的关系

8.2.3 离子独立运动定律

8.2.4 电导测定的应用

8.3 电解质溶液理论

8.3.1 离子的活度及平均活度因子

8.3.2 离子强度

8.3.3 电解质溶液理论

8.3.4 电解质溶液的热力学性质

第9章 可逆电池电动势

9.1 可逆电池和可逆电极

9.1.1 可逆电池

9.1.2 可逆电极

9.1.3 电池的表达方式

9.1.4 电池电动势的测定

9.1.5 韦斯顿标准电池

9.2 可逆电池热力学

9.2.1 能斯特方程

9.2.2 可逆电池电动势与热力学函数之间的关系

9.3 电极电势和电池电动势

9.3.1 相间电势差与电池电动势

9.3.2 标准氢电极及标准电极电势

9.3.3 浓差电池

9.4 电池电动势测定的应用

9.4.1 判断氧化还原反应方向

9.4.2 求化学反应平衡常数

9.4.3 求电解质的平均活度因子

9.4.4 测定溶液的pH

9.4.5 φ-pH图

9.4.6 离子选择性电极

第10章 电极极化与界面电化学

10.1 不可逆电极过程

10.1.1 电极极化与超电势

10.1.2 分解电压与极化作用

10.1.3 浓差极化与电化学极化

10.1.4 氢超电势与塔菲尔公式

10.2 电解时电极上的竞争反应

10.2.1 金属的析出

10.2.2 金属离子的共同析出及分离

10.3 金属的电化学腐蚀

10.3.1 金属的电化学腐蚀

10.3.2 腐蚀电流

10.3.3 电化学腐蚀的防护

10.4 界面电化学

10.4.1 双电层模型简介

10.4.2 双电层结构研究方法

10.4.3 液相传质与电子转移

10.4.4 电极/电解液界面研究中的谱学方法

10.4.5 现代电化学简介

第11章 经典化学反应动力学

11.1 化学反应速率

11.1.1 化学反应速率

11.1.2 反应速率方程与反应级数

11.1.3 基元反应与质量作用定律

11.1.4 反应速率的测定

11.2 具有简单级数的反应速率方程

11.2.1 零级反应

11.2.2 一级反应

11.2.3 二级反应

11.2.4 三级反应

11.2.5 速率方程的确立

11.3 温度对反应速率的影响

11.4 典型复杂反应

11.4.1 对峙反应

11.4.2 平行反应

11.4.3 连续反应

11.5 复杂反应机理与反应速率近似处理方法

11.5.1 反应机理

11.5.2 反应速率的近似处理方法

11.5.3 基元反应活化能与非基元反应活化能

11.6 若干复杂体系的反应动力学

11.6.1 链反应

11.6.2 光化学反应

11.6.3 均相催化与振荡反应

第12章 化学反应动力学理论

12.1 碰撞理论

12.1.1 气体分子的碰撞频率

12.1.2 硬球碰撞模型

12.1.3 碰撞理论与阿累尼乌斯方程的关系

12.2 过渡态理论

12.2.1 艾林方程

12.2.2 过渡态理论的热力学处理

12.2.3 TST与SCT比较

12.3 势能面

12.3.1 双原子分子的势能面

12.3.2 三原子体系的势能面

12.4 溶剂对反应速率的影响

12.4.1 笼效应

12.4.2 液相反应机理

12.4.3 扩散控制反应

12.4.4 活化控制反应

12.5 态-态反应动力学

12.5.1 碰撞截面

12.5.2 微观反应速率常数与宏观反应速率常数

12.6 分子反应动力学实验

12.6.1 交叉分子束实验

12.6.2 飞秒过渡态探测

第13章 界面物理化学

13.1 界面现象与界面热力学

13.1.1 表面能、表面张力

13.1.2 含界面系统的热力学基本方程

13.1.3 弯曲液体表面的界面现象

13.2 溶液的表面吸附

13.2.1 界面相和界面过剩量

13.2.2 Gibbs等温吸附方程式

13.2.3 溶质在气液和液液界面上的吸附

13.3 液固界面现象

13.3.1 润湿现象的分类

13.3.2 接触角

13.3.3 润湿的判据

13.4 表面活性剂的分类及应用

13.4.1 表面活性剂的分类

13.4.2 胶束和临界胶束浓度

13.4.3 亲水-亲油平衡(HLB值)

13.4.4 表面活性剂的应用

13.5 固体表面上的气体吸附

13.5.1 吸附现象与吸附量

13.5.2 吸附等温线

13.5.3 气固吸附热效应

13.5.4 固体在溶液中的吸附

第14章 催化作用基础

14.1 催化剂的基本特征和组成

14.1.1 催化剂的基本特征

14.1.2 催化剂的组成

14.2 催化剂活性和选择性

14.2.1 催化剂活性的表示方法

14.2.2 催化剂选择性的表示方法

14.3 多相催化反应动力学

14.3.1 气-固催化反应历程

14.3.2 表面反应为控制步骤的动力学方程

14.3.3 扩散作用的影响及排除

第15章 胶体分散体系与高分子溶液

15.1 胶体分散体系

15.1.1 胶体分散体系

15.1.2 胶团的结构

15.2 溶胶的动力性质

15.2.1 胶体粒子在液体中的扩散

15.2.2 Brown运动

15.2.3 分散相在重力场中的沉降

15.2.4 分散相在超离心力场中的沉降

15.3 溶胶的光学性质

15.4 溶胶的电学性质

15.4.1 电动现象

15.4.2 胶团的双电层结构与双电层理论

15.4.3 电动电势及其测定

15.5 溶胶的稳定性与聚沉

15.5.1 溶胶的稳定性

15.5.2 溶胶的聚沉

15.6 高分子溶液

15.6.1 高分子物质的相对分子质量

15.6.2 高分子溶液的黏度

15.6.3 高分子溶液的渗透压

15.6.4 唐南平衡

15.6.5 高分子溶液的热力学性质

15.7 微纳米体系热力学性质的尺度效应

15.7.1 纳米尺度

15.7.2 比表面积

15.7.3 熔点降低

15.7.4 熔化焓和熔化熵

第16章 分子动力学模拟简介

16.1 基本原理——牛顿方程

16.2 Verlet算法及其改进

16.2.1 Verlet算法

16.2.2 Leapfrog Verlet算法

16.3 力场概述

16.4 初始条件的设定

16.5 积分步长的选取

16.6 非键相互作用与截断半径

16.7 周期性边界条件与最近影像约定

16.7.1 周期性边界条件

16.7.2 最近影像约定

16.8 系综及其控制方法

16.8.1 系综

16.8.2 体系温度的控制方法

16.8.3 体系压强的控制方法

16.9 分子动力学模拟应用

16.9.1 初始构型的优化及体系的平衡

16.9.2 势能、动能及总能量

16.9.3 温度和热容

16.9.4 压强

16.9.5 热量曲线和熔点

16.9.6 均方位移和扩散系数

16.9.7 径向分布函数

16.9.8 相关函数

16.9.9 自由能

16.9.10 分子动力学的局限与展望

习题参考答案

参考文献

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