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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 系统与环境3

1.1.2　系统的性质4

1.1.3　状态与状态函数4

1.1.4　过程与途径5

1.1.5 热与功5

1.2　热力学第一定律6

1.2.1 热力学能6

1.2.2　热力学第一定律6

1.3 功与过程7

1.3.1 功与过程的关系7

1.3.2　可逆过程及其特点9

1.4 热与过程9

1.4.1 等容热Qv9

1.4.2　等压热Qp与焓10

1.4.3 热容10

1.5　热力学第一定律对理想气体的应用11

1.5.1 Joule实验11

1.5.2　理想气体的热容13

1.5.3 理想气体△U,△H的计算13

1.5.4　理想气体绝热可逆过程14

1.6 相变过程及其Q,W.△U,△H的计算15

1.7　热化学16

1.7.1 反应进度16

1.7.2　热力学标准态和热化学方程式18

1.7.3　化学反应的热效应18

1.7.4 Hess定律20

1.7.5　几种热效应20

1.7.6　反应焓与温度的关系——基尔霍夫公式23

本章小结25

阅读材料26

相关链接26

思考题26

习题27

第2章　热力学第二定律30

2.1 自发过程与热力学第二定律30

2.1.1 自发过程的特征——不可逆性30

2.1.2　热力学第二定律的经典表述31

2.2　熵增加原理和熵判据32

2.2.1　卡诺循环与卡诺定理32

2.2.2　熵的概念35

2.2.3　热力学第二定律的数学表达式38

2.2.4　熵增加原理和熵判据39

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40

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　热力学第一定律、热力学第二定律联合式47

2.5.2　Helmholtz自由能及判据48

2.5.3　Gibbs自由能及判据48

2.5.4　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50

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△G57

2.8　Gibbs自由能变随温度及压力的变化59

2.8.1　Gibbs自由能变与温度的关系59

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62

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68

3.1.1　偏摩尔量的定义69

3.1.2　偏摩尔量的集合式70

3.2　化学势70

3.2.1　多组分系统热力学公式70

3.2.2　化学势定义71

3.2.3　化学势判据及其在相变化系统中的应用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74

3.4.1 Raoult定律74

3.4.2　Henry定律75

3.5　溶液中各组分的化学势76

3.5.1　理想溶液及其各组分的化学势76

3.5.2　理想稀溶液中各组分的化学势78

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81

3.6.1　蒸气压下降81

3.6.2　凝固点降低81

3.6.3　沸点升高83

3.6.4　渗透压84

3.7 分配定律85

3.7.1　分配定律的概念85

3.7.2　分配定律的应用——萃取86

本章小结87

相关链接87

思考题88

习题89

第4章　相平衡90

4.1　相律91

4.1.1　相、组分和自由度91

4.1.2　相律92

4.2　单组分系统相图93

4.2.1　Clapeyron方程93

4.2.2　水的相图95

4.3　二组分双液系统的相图96

4.3.1　理想的完全互溶的双液系96

4.3.2　非理想的完全互溶的双液系99

4.3.3　部分互溶的双液系101

4.3.4　完全不互溶的双液系102

4.4　二组分固－液系统103

4.4.1　热分析法103

4.4.2　溶解度法104

本章小结105

阅读材料106

相关链接107

思考题108

习题108

第5章　化学平衡111

5.1　化学反应的方向和限度111

5.2　化学反应等温式与平衡常数113

5.2.1　化学反应等温式与平衡常数113

5.2.2　平衡常数的各种表示方法114

5.2.3　平衡常数与反应方程式写法的关系119

5.3　平衡常数的测定和计算119

5.3.1　平衡常数的测定119

5.3.2　平衡常数的计算120

5.4　温度对平衡常数的影响121

5.5　生化反应的标准态和平衡常数122

5.6　耦合反应124

本章小结125

相关链接125

思考题125

习题125

第6章　电解质溶液128

6.1 电化学的基本概念128

6.1.1　原电池和电解池128

6.1.2　电解质溶液的导电机理129

6.1.3　Faraday电解定律130

6.2　离子的电迁移131

6.2.1　离子的淌度131

6.2.2　离子的迁移数131

6.2.3　离子迁移数的测定132

6.3　电导及其应用134

6.3.1 电导、电导率、摩尔电导率134

6.3.2 电导率、摩尔电导率与浓度的关系136

6.3.3　离子独立运动定律和离子摩尔电导率137

6.3.4 电导测定的应用139

6.4　离子的平均活度和活度因子142

6.4.1　强电解质的离子平均活度和活度因子142

6.4.2　影响离子平均活度因子的因素144

6.5　强电解质溶液理论简介145

6.5.1 强电解质溶液的离子互吸理论145

6.5.2　Debye-Hückel极限公式146

6.5.3　Debye-Hückel-Onsager电导公式148

本章小结149

阅读材料150

相关链接151

思考题151

习题151

第7章 电化学基础知识及其应用153

7.1　可逆电池和电池符号154

7.1.1　可逆电池154

7.1.2　电池符号155

7.1.3　可逆电极的类型155

7.1.4　可逆电池电动势测定156

7.2　可逆电池的热力学158

7.2.1 由电动势及其温度系数求热力学函数的变化值158

7.2.2 由标准电动势E？求标准平衡常数K？160

7.3 电极电势和电池电动势161

7.3.1 电池电动势产生的原理161

7.3.2　电极电势163

7.3.3　电池电动势的计算165

7.4　浓差电池166

7.5　电池电动势测定及其应用167

7.5.1　判断氧化还原反应的方向167

7.5.2　计算难溶盐的溶度积168

7.5.3　离子平均活度因子γ±的测定169

7.5.4　pH的测定170

7.5.5 电池电动势测定在生物系统中的应用171

7.6　分解电压172

7.6.1　基本概念172

7.6.2　分解电压的测定173

7.6.3　理论分解电压的计算174

7.7　极化与超电势174

7.7.1　极化174

7.7.2　极化曲线175

7.7.3　超电势的测定176

7.7.4　氢超电势176

7.7.5　Tafel公式177

7.7.6　氢超电势的理论解释177

7.8　电解时电极上的反应178

7.8.1　析出电势与金属离子的分离178

7.8.2　电解的应用180

7.8.3　金属的电化学腐蚀和防腐180

7.9　化学电源182

7.9.1　一次电池182

7.9.2　二次电池182

7.9.3　燃料电池184

7.9.4　海水电池185

7.10　生物电化学185

7.10.1　生物膜模拟186

7.10.2　电化学控释药物186

7.10.3　在体电化学186

7.10.4　电化学生物传感器187

本章小结188

阅读材料188

相关链接189

思考题190

习题191

第8章　化学动力学基础193

8.1　基本概念194

8.1.1　化学反应速率194

8.1.2　基元反应196

8.1.3　质量作用定律196

8.1.4　反应分子数和反应级数197

8.2　简单级数反应的动力学198

8.2.1　一级反应198

8.2.2　二级反应199

8.2.3　零级反应201

8.2.4　反应级数的确定201

8.3　典型的复合反应203

8.3.1　对峙反应203

8.3.2　平行反应204

8.3.3　连续反应205

8.4　温度对反应速率的影响206

8.4.1 Arrhenius公式207

8.4.2　活化能208

8.5　链反应和复合反应的近似处理208

8.5.1　链反应208

8.5.2　复合反应的近似处理211

8.6　化学反应速率理论212

8.6.1　碰撞理论213

8.6.2　过渡态理论214

8.6.3　单分子反应理论216

8.7　溶液中的反应217

8.7.1　溶剂对反应速率的影响217

8.7.2　原盐效应218

8.7.3　溶液中反应的动力学219

8.8　催化作用220

8.8.1　催化作用的特点220

8.8.2　酶催化反应222

8.9　光化学反应224

8.9.1　光化学反应基本定律225

8.9.2　量子效率225

8.9.3　光化学反应动力学226

8.9.4　感光反应和化学发光226

8.10　现代化学动力学研究技术227

8.10.1　快速反应的动力学研究技术227

8.10.2　分子反应动态学229

本章小结231

相关链接232

思考题232

习题232

第9章　表面现象235

9.1　表面张力236

9.1.1 比表面236

9.1.2　表面自由能237

9.1.3　表面张力237

9.2　弯曲液面的附加压力和蒸气压240

9.2.1　弯曲液面的附加压力240

9.2.2　弯曲液面的蒸气压242

9.2.3　亚稳态244

9.3　溶液表面吸附245

9.3.1　溶液的表面张力245

9.3.2　Gibbs吸附等温式246

9.3.3　表面活性物质在溶液表面的定向排列247

9.4　表面膜247

9.4.1　单分子表面膜247

9.4.2　表面压及其测定248

9.4.3　表面膜的应用249

9.5　润湿作用250

9.5.1　润湿现象250

9.5.2　接触角251

9.6　表面活性剂及其作用253

9.6.1　表面活性剂的结构特点与分类253

9.6.2　表面活性剂的主要性能参数254

9.6.3 表面活性剂的几种重要作用255

9.7　乳状液257

9.7.1　乳状液的类型及其鉴别257

9.7.2　乳状液的稳定性和乳化作用258

9.7.3　乳状液的制备260

9.7.4　乳状液的转型与破坏261

9.7.5　乳状液的应用262

9.7.6　微乳状液262

9.8　固体表面的吸附作用263

9.8.1 固体表面对气体的吸附作用264

9.8.2　固体在溶液中的吸附271

9.9　气－固表面的催化作用274

本章小结275

阅读材料276

相关链接278

思考题278

习题279

第10章　胶体化学281

10.1　分散系统及其分类281

10.1.1　分散系统的定义281

10.1.2　分散系统的分类282

10.2　溶胶的制备与净化284

10.2.1　溶胶的制备284

10.2.2　溶胶的净化286

10.3　溶胶的光学性质287

10.3.1 Tyndall现象287

10.3.2　Rayleigh散射289

10.3.3　超显微镜与粒子大小的近似测定290

10.4　溶胶的动力学性质290

10.4.1　Brown运动291

10.4.2　扩散291

10.4.3　沉降与沉降平衡293

10.5　溶胶的电学性质296

10.5.1　电动现象296

10.5.2　胶粒表面电荷来源297

10.5.3　胶团的结构298

10.5.4　Stern双电层模型299

10.5.5 电动电势ζ300

10.6　溶胶的稳定性与聚沉301

10.6.1　溶胶的稳定性301

10.6.2　DLVO理论简介301

10.6.3　影响聚沉的因素302

10.6.4　高分子对溶胶的稳定和絮凝作用304

10.7　高分子溶液305

10.7.1　高分子化合物的相对分子质量305

10.7.2　高分子溶液的性质307

10.8　Donnan平衡309

10.9　凝胶311

10.9.1　凝胶的基本特征及分类311

10.9.2　胶凝作用311

10.9.3　凝胶的性质312

本章小结313

阅读材料314

相关链接315

思考题315

习题316

习题参考答案319

参考文献325

附录327