物理化学（刘建兰）（第二版）

定　　价：69.8 元

• 作者：刘建兰、韩明娟、裴文博、吴雅静 主编
• 出版时间：2021/9/1
• ISBN：9787122399335
• 出 版 社：化学工业出版社

• 中图法分类：O64 
• 页码：480
• 版次：02
• 开本：16开

内容简介

《物理化学》(第二版)将第一版上、下册合并为一册出版，进一步理顺了课程体系，整合和更新了内容。对第一版中的化学平衡、统计热力学初步、相平衡、电解质溶液、电化学平衡、电解池与极化作用和界面化学部分进行了全面修订；在此基础上，将电解质溶液、电化学平衡、电解池与极化作用整合、优化为电化学一章，精简了内容并突出重点；删除了量子力学概论相关内容。全书包括气体的性质与液化、热力学第一定律、热力学第二定律、多组分系统热力学、化学平衡、统计热力学初步、相平衡、电化学、化学反应动力学、界面现象和胶体分散系统，共11章内容。
本书可作为化学化工类、材料类、生物与制药类、食品与轻工类、环境与能源类等相关专业的教材，也可供科研和工程技术人员参考。

作者介绍

刘建兰，南京工业大学理学院，化学实验中心主任，教授，　1、1993、1-1996、7 从事无机化学教学，教学质量优 秀；
　　2、1996、9至今 从事物理化学教学，教学质量优 秀，所授物理化学课成为南工大受学生欢迎的课程，两度被学生评为“喜爱的老师”。
　　3、主持江苏省自然科学基金研究项目，参加国家自然科学基金研究项目，发表SCI论文二十余篇。

目 录

绪　论1
0.1 化学发展史概述 1
0.2 物理化学的建立与发展 3
0.3 研究物理化学的目的和研究内容 4
0.4 物理化学中物理量的运算规则 5
0.5 物理化学课程的学习方法 7

第1 章　气体的性质与液化9
1.1 理想气体状态方程 9
1.1.1 低压下气体pVT 变化过程的经验定律 10
1.1.2 理想气体状态方程的导出 11
1.1.3 理想气体模型与概念 12
1.1.4 摩尔气体常数 14
1.2 理想气体混合物性质 14
1.2.1 混合物组成 15
1.2.2 理想气体状态方程在理想气体混合物中的应用 16
1.2.3 道尔顿分压定律 16
1.2.4 阿马加定律 17
1.3 实际气体状态方程 18
1.3.1 实际气体的pVm-p 图与波义尔温度 18
1.3.2 范德华方程 20
1.3.3 维里方程 23
1.3.4 其他重要的状态方程 24
1.3.5 普遍化的实际气体状态方程 24
1.4 实际气体的等温曲线与液化 25
1.4.1 液体的饱和蒸气压 25
1.4.2 实际气体的等温曲线与液化 27
1.4.3 临界参数与临界压缩因子Zc 28
1.5 对应状态原理与压缩因子图 30
1.5.1 对比参数 30
1.5.2 对应状态原理 30
1.5.3 普遍化的范德华方程 30
1.5.4 压缩因子图 31
1.5.5 利用压缩因子图计算实际气体的p、Vm、T 32
学习基本要求 34
习题 34

第2 章　热力学第一定律37
2.1 温度与热力学第零定律 38
2.2 基本概念与常用术语 39
2.2.1 系统与环境 39
2.2.2 性质、状态与状态函数 40
2.2.3 过程与途径 41
2.2.4 热和功 42
2.3 体积功的计算与可逆过程 44
2.3.1 体积功的计算 44
2.3.2 可逆过程概念及其特征 46
2.4 热力学第一定律 47
2.4.1 热力学第一定律文字叙述 47
2.4.2 封闭系统热力学第一定律的数学表达式 47
2.4.3 焦耳实验 48
2.5 恒容热、恒压热及焓 50
2.5.1 恒容热(QV ) 与热力学能 50
2.5.2 恒压热(Qp ) 与焓 50
2.6 热容 51
2.6.1 热容与比热容 51
2.6.2 热容与温度的关系及平均热容 52
2.6.3 摩尔定压热容(Cp,m ) 和摩尔定容热容(CV,m ) 52
2.6.4 Cp,m 与CV,m 的关系 53
2.7 热力学第一定律在纯pVT变化过程的应用 54
2.7.1 恒温过程 54
2.7.2 恒容过程 55
2.7.3 恒压过程 56
2.7.4 绝热过程 57
2.8 热力学第一定律对实际气体的应用———节流膨胀 60
2.8.1 焦耳-汤姆逊实验 61
2.8.2 节流膨胀热力学 61
2.8.3 节流膨胀系数μJ-T 62
2.8.4 实际气体的ΔU 与ΔH 64
2.9 热力学第一定律在相变过程的应用 65
2.9.1 摩尔相变焓 65
2.9.2 相变过程热力学函数的计算 66
2.9.3 摩尔相变焓与温度的关系 67
2.10 化学反应焓变 69
2.10.1 化学计量数与反应进度 69
2.10.2 摩尔反应焓变与标准摩尔反应焓变 70
2.10.3 恒压摩尔热效应Qp,m 与恒容摩尔热效应QV,m 71
2.10.4 热化学方程式 73
2.10.5 盖斯定律 73
2.10.6 标准摩尔反应焓变的计算 74
2.11 反应焓变与温度的关系 79
2.11.1 基尔霍夫公式 79
2.11.2 非恒温反应 82
*2.12 溶解焓与稀释焓 83
2.12.1 摩尔溶解焓 84
2.12.2 摩尔稀释焓 84
学习基本要求 86
习题 87

第3 章　热力学第二定律90
3.1 热力学第二定律 91
3.1.1 自发过程 91
3.1.2 热和功的转换 92
3.1.3 热力学第二定律的表述 92
3.2 卡诺循环与卡诺定理 93
3.2.1 卡诺循环 93
3.2.2 卡诺定理 96
3.3 熵与克劳修斯不等式 97
3.3.1 熵的导出与定义 97
3.3.2 克劳修斯不等式 99
3.3.3 熵增原理 100
3.3.4 熵的物理意义 101
3.4 熵变的计算 102
3.4.1 单纯pVT 变化过程的熵变 102
3.4.2 相变过程的熵变 110
3.5 化学反应的标准摩尔反应熵变 113
3.5.1 热力学第三定律 113
3.5.2 规定熵与物质的标准摩尔熵 114
3.5.3 化学反应的标准摩尔反应熵变 116
3.6 亥姆霍兹函数与吉布斯函数 117
3.6.1 亥姆霍兹函数 117
3.6.2 吉布斯函数 119
3.7 ΔA 与ΔG 的计算 120
3.7.1 单纯pVT 变化过程的ΔA 与ΔG 120
3.7.2 相变过程的ΔA 与ΔG 121
3.7.3 化学反应的ΔA 与ΔG 123
3.8 热力学基本方程式与麦克斯韦关系式 123
3.8.1 热力学基本方程式 124
3.8.2 对应系数关系式 125
3.8.3 麦克斯韦关系式 127
3.9 热力学第二定律在单组分系统相平衡中的应用 130
3.9.1 克拉佩龙方程 130
3.9.2 克劳修斯-克拉佩龙方程 132
3.9.3 外压与液体饱和蒸气压的关系 132
学习基本要求 135
习题 135

第4 章　多组分系统热力学139
4.1 多组分系统组成的表示法 139
4.2 偏摩尔量 140
4.2.1 偏摩尔量的定义 141
4.2.2 偏摩尔量的加和公式 142
4.2.3 Gibbs-Duhem 公式 142
4.2.4 偏摩尔量的测定方法 143
4.2.5 偏摩尔量之间的关系 145
4.3 化学势 145
4.3.1 化学势的定义 146
4.3.2 多组分多相系统热力学 147
4.3.3 化学势判据 147
4.3.4 化学势在相平衡中的应用 148
4.3.5 化学势与温度、压力的关系 148
4.4 气体的化学势 149
4.4.1 纯理想气体的化学势 149
4.4.2 理想气体混合物中任一组分的化学势 149
4.4.3 纯实际气体的化学势 150
4.4.4 混合实际气体中任一组分的化学势 151
4.4.5 逸度及逸度因子 152
4.5 稀溶液的两个经验定律 152
4.5.1 Raoult定律 152
4.5.2 Henry 定律 153
4.5.3 Raoult 定律与Henry 定律的比较 155
4.6 理想液态混合物 155
4.6.1 理想液态混合物的概念 155
4.6.2 理想液态混合物中任一组分的化学势 156
4.6.3 理想液态混合物的混合性质 157
4.7 理想稀溶液 158
4.7.1 溶剂A的化学势 158
4.7.2 溶质B的化学势 159
4.7.3 溶质化学势的应用——分配定律 160
4.8 实际液态混合物和实际溶液——活度的概念 162
4.8.1 实际液态混合物 162
4.8.2 实际溶液 163
4.9 稀溶液的依数性 164
4.9.1 溶液中溶剂蒸气压下降 164
4.9.2 溶液的凝固点下降 164
4.9.3 溶液的沸点升高 167
4.9.4 渗透压 169
4.9.5 依数性小结 171
学习基本要求 171
习题 172

第5 章　化学平衡175
5.1 化学反应方向和限度 175
5.1.1 化学反应方向和限度 175
5.1.2 化学反应的等温方程 177
5.2 化学反应的平衡常数 179
5.2.1 理想气体化学反应的平衡常数 179
5.2.2 关联化学反应标准平衡常数之间的关系 182
5.2.3 实际气体化学反应的标准平衡常数 183
5.2.4 液态混合物化学反应的标准平衡常数 183
5.2.5 溶液中化学反应的标准平衡常数 184
5.3 化学反应平衡系统的计算 184
5.3.1 标准平衡常数K 的理论计算(由ΔrGm 计算) 184
5.3.2 标准平衡常数的实验测定 185
5.3.3 化学平衡组成的计算 186
5.4 影响化学平衡移动的因素 188
5.4.1 温度对化学平衡移动的影响 188
5.4.2 压力对化学平衡移动的影响 190
5.4.3 惰性气体组分对化学平衡移动的影响 190
5.4.4 改变反应物配比对化学平衡移动的影响 191
5.5 同时反应平衡系统和偶合反应 192
5.5.1 同时反应平衡系统 192
5.5.2 偶合反应 193
学习基本要求 194
习题 194

第6 章　统计热力学初步198
6.1 分子的运动形式及其能级公式 199
6.1.1 分子的运动形式与能级 199
6.1.2 各种运动形式的能级公式 199
6.2 能级分布的微态数与系统的总微态数 202
6.2.1 能级分布和状态分布 202
6.2.2 能级分布的微态数 203
6.2.3 系统的总微态数 205
6.3 最概然分布与平衡分布 205
6.3.1 概率与等概率原理 205
6.3.2 最概然分布与平衡分布 205
6.4 玻尔兹曼分布定律与配分函数定义 206
6.4.1 玻尔兹曼分布定律 206
6.4.2 配分函数定义 207
6.5 粒子配分函数的计算 208
6.5.1 配分函数的析因子性质 208
6.5.2 能量零点基准点的选择对配分函数的影响 209
6.5.3 各种运动形式的配分函数的计算 210
6.6 用统计热力学方法计算热力学函数 212
6.6.1 热力学能的计算 213
6.6.2 焓的计算 216
6.6.3 等容摩尔热容的计算 217
6.6.4 统计熵的计算 219
6.6.5 其他热力学函数的计算 223
6.6.6 统计热力学方法计算热力学函数小结 225
6.7 统计热力学方法计算反应标准平衡常数 225
6.7.1 物质的标准摩尔吉布斯自由能函数 225
6.7.2 物质的标准摩尔焓函数 226
6.7.3 统计热力学方法计算反应标准平衡常数 227
学习基本要求 228
习题 229

第7 章　相平衡231
7.1 相律与杠杆规则 231
7.1.1 基本概念 232
7.1.2 相律 233
7.1.3 杠杆规则 236
7.2 单组分系统相平衡 237
7.2.1 水的相图 237
7.2.2 二氧化碳相图 239
7.3 液态完全互溶的二组分系统气-液平衡相图 239
7.3.1 二组分理想液态混合物的气-液平衡相图 240
7.3.2 精馏基本原理 243
7.3.3 二组分实际液态混合物的气-液平衡相图 243
7.4 液态部分互溶和完全不互溶的二组分系统气-液平衡相图 246
7.4.1 液态部分互溶的二组分系统气-液平衡相图 246
7.4.2 液态完全互不相溶的二组分系统气-液平衡相图 249
7.5 二组分固-液平衡系统相图 250
7.5.1 固相完全不互溶的二组分固-液平衡系统相图 251
7.5.2 固相完全互溶的二组分固-液平衡系统相图 255
7.5.3 固相部分互溶的二组分固-液平衡系统相图 256
7.5.4 生成化合物的二组分固-液平衡系统相图 258
7.5.5 二组分平衡系统相图规律总结 260
7.6 三组分系统的液-液平衡相图 260
7.6.1 三组分系统组成的等边三角形坐标表示法 261
7.6.2 一对液体部分互溶的三组分液-液平衡系统相图 262
学习基本要求 263
习题 263

第8 章　电化学269
8.1 电极、电解质溶液导电机理与法拉第定律 270
8.1.1 电极反应及电极分类 270
8.1.2 电解质溶液导电机理 271
8.1.3 法拉第定律 271
8.2 离子的平均活度与平均活度因子 272
8.2.1 离子的平均活度和平均活度因子 273
8.2.2 离子强度 275
8.2.3 Debye-Hückel离子互吸理论及其极限公式 276
8.3 离子的迁移数 278
8.3.1 离子的电迁移与迁移数 278
8.3.2 离子迁移数的测定 280
8.4 电解质溶液的电导 283
8.4.1 电解质溶液的电导、电导率和摩尔电导率 283
8.4.2 电解质溶液电导的测定 287
8.4.3 电导测定的应用 288
8.5 可逆电池与可逆电极 291
8.5.1 可逆电池及其电动势测定 291
8.5.2 可逆电极的分类与电极反应 294
8.6 可逆电池热力学 295
8.6.1 可逆电池电动势与电池反应的摩尔吉布斯函数变的关系 295
8.6.2 可逆电池电动势的温度系数与电池反应的摩尔熵变 295
8.6.3 可逆电池反应的摩尔焓变与摩尔热效应 296
8.6.4 可逆原电池电动势的Nernst方程和电池反应的标准平衡常数 297
8.7 电极电势 298
8.7.1 标准氢电极 298
8.7.2 电极电势的Nernst方程 299
8.7.3 参比电极及其电极电势 302
8.7.4 液体接界电势及其消除 302
8.7.5 原电池电动势的计算 304
8.8 原电池设计与电动势测定的应用 305
8.8.1 原电池设计 305
8.8.2 电动势测定的应用 307
8.9 电解与极化作用 309
8.9.1 分解电压 309
8.9.2 极化作用 311
8.9.3 电解时的电极反应与电解产物 313
8.10 电化学应用概述 315
8.10.1 化学电源 315
8.10.2 电化学在环境保护中的应用 317
学习基本要求 320
习题 320

第9 章　化学反应动力学326
9.1 化学反应的反应速率及其测定 327
9.1.1 反应速率的定义 327
9.1.2 反应速率的测定 329
9.2 化学反应的反应速率方程 329
9.2.1 反应历程 330
9.2.2 基元反应与非基元反应 330
9.2.3 化学反应的速率方程 330
9.2.4 反应级数与反应分子数 331
9.2.5 气体反应的速率方程 333
9.3 简单级数反应速率方程的积分形式 334
9.3.1 零级反应 334
9.3.2 一级反应 335
9.3.3 二级反应 336
9.3.4 n级反应 339
9.4 化学反应速率方程级数的确定 341
9.4.1 积分法 341
9.4.2 微分法 343
9.4.3 半衰期法 343
9.4.4 初始速率法 345
9.5 温度对化学反应速率的影响 346
9.5.1 阿伦尼乌斯方程 346
9.5.2 活化能 349
9.5.3 表观活化能 351
9.5.4 活化能与反应热的关系 352
9.6 典型的复合反应 352
9.6.1 对峙反应 353
9.6.2 平行反应 354
9.6.3 连串反应 356
9.7 复合反应速率方程的近似处理法 358
9.7.1 慢步骤控制法 358
9.7.2 平衡态近似法 359
9.7.3 稳态近似法 360
9.8 链反应 361
9.8.1 直链反应 362
9.8.2 支链反应 362
9.9 反应速率理论 364
9.9.1 气体反应的碰撞理论 364
9.9.2 过渡状态理论 368
9.10 溶液中的反应 373
9.10.1 溶液反应中的笼效应 373
9.10.2 溶剂对反应速率的影响 375
9.10.3 原盐效应 376
9.11 光化学反应 377
9.11.1 光化学反应的初级过程与次级过程 377
9.11.2 光化学定律与量子效率 378
9.11.3 光化学反应速率方程 379
9.11.4 温度对光化学反应速率的影响 380
9.11.5 光化学反应与热化学反应的区别 381
9.12 催化反应动力学 381
9.12.1 催化概论 381
9.12.2 均相酸碱催化反应 384
9.12.3 络合催化 386
9.12.4 多相催化反应 388
9.12.5 酶催化反应 391
学习基本要求 392
习题 393

第10 章　界面现象400
10.1 表面张力 401
10.1.1 液体的表面张力、表面功和表面吉布斯函数 401
10.1.2 影响界面张力的因素 403
10.1.3 表面热力学基本方程 404
10.2 固-液界面与润湿现象 405
10.2.1 接触角和杨氏方程 405
10.2.2 润湿现象 406
10.3 弯曲液面的附加压力与毛细管现象 408
10.3.1 弯曲液面的附加压力 408
10.3.2 毛细管现象 409
10.4 开尔文公式和亚稳状态 410
10.4.1 微小液滴的饱和蒸气压———开尔文(Kelvin)公式 410
10.4.2 亚稳状态及新相的生成 412
10.5 固体表面对气体的吸附 415
10.5.1 物理吸附与化学吸附 415
10.5.2 吸附热力学 416
10.5.3 吸附量与吸附等温曲线 416
10.5.4 吸附等温式 417
10.6 溶液表面吸附 421
10.6.1 溶液表面吸附现象 421
10.6.2 吉布斯吸附等温式 422
10.7 表面活性剂及其应用 423
10.7.1 表面活性剂的定义与分类 423
10.7.2 表面活性物质在吸附层的定向排列 424
10.7.3 表面活性剂的结构特征与性质 425
10.7.4 表面活性剂的HLB值 426
10.7.5 表面活性剂的应用 427
学习基本要求 428
习题 428

第11 章　胶体分散系统431
11.1 分散系统的分类与胶团结构 431
11.1.1 分散系统的分类 431
11.1.2 胶团结构 433
11.2 溶胶的制备和净化 435
11.2.1 溶胶的制备 435
11.2.2 溶胶的净化 438
11.3 溶胶的光学性质 440
11.3.1 丁铎尔效应与瑞利公式 441
11.3.2 超显微镜与粒子大小的测定 443
11.4 溶胶的动力学性质 445
11.4.1 布朗运动 445
11.4.2 扩散作用 446
11.4.3 沉降与沉降平衡 447
11.5 溶胶的电学性质 449
11.5.1 电泳 450
11.5.2 电渗 452
11.5.3 流动电势和沉降电势 452
11.5.4 扩散双电层理论 453
11.6 溶胶的稳定性与聚沉作用 456
11.6.1 溶胶的稳定性 456
11.6.2 溶胶稳定性的DLVO理论 456
11.6.3 溶胶的聚沉 459
11.7 溶胶的流变性质 462
11.7.1 切变速率、切应力和黏度 463
11.7.2 层流与湍流 465
11.7.3 稀分散系统的黏度 466
11.7.4 浓分散系统的流变性 467
学习基本要求 471
习题 472

附录473
附录一 SI基本单位 473
附录二 包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位 473
附录三 某些物质的临界参数 474
附录四 某些气体的范德华常数 474
附录五 某些气体的摩尔定压热容与温度的关系 475
附录六 某些物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯函数、标准摩尔熵及摩尔定压热容(p =100kPa,T=298.15K) 476
附录七 某些有机化合物的标准摩尔燃烧焓(p =100kPa,T=298.15K) 479

参考文献480