物理化學核心教程

前言

　　《物理化學核心教程》自2004年出版以來，得到了許多教師的支持和學生的歡迎，2007年被評為“江蘇省高等學校精品教材”。隨著科學技術的發(fā)展和我國高等學校教學改革的進一步深化，根據教育部化學類專業(yè)教學指導委員會制訂的《化學專業(yè)教學基本內容》和教育部對新一輪專業(yè)規(guī)范制訂提出的原則要求，如拓寬專業(yè)口徑，規(guī)范化和多元化相結合，基本知識最低化，核心課程最小化和按知識領域、知識單元和知識點構建教學體系，編者感到有必要對《物理化學核心教程》進行修訂。在保持原有的將知識點用“核心”提示的形式組建的教學內容的基礎上，用翔實的內容、更多的實例、較多的插圖和深入淺出的語言，使教材緊跟學科的發(fā)展；拓寬基本原理的應用，使學生在獲取知識的同時，了解所學知識在今后的用途，以提高其學習的自覺性和進取性?！　⌒抻啎r章節(jié)和格式保持不變，內容更加充實。主要修訂的內容包括：　　（1）在熱力學第一定律中增加了節(jié)流過程，主要是考慮到這部分內容在冷凍技術中很有用。對理想氣體絕熱可逆過程計算功的公式增加了推導過程，使初學者容易理解公式的由來和適用條件。推導部分用“*”表示，可以不作要求?！　。?）在電化學、表面現象和膠體分散系統等章節(jié)增加了新能源、納米技術和膜化學等最新研究成果的介紹，增加了在生命科學、醫(yī)學等方面的應用實例，更好地體現了教材的科學性、先進性和實用性?！　。?）對各章的概念題和習題進行了充實和提高，增大了選擇的余地，以滿足不同層次的要求，拓寬教材的使用面?！　。?）凡是涉及著名物理化學家的成果的章節(jié)，在該章的最后附有該物理化學家的照片和簡單生平介紹，使學生對著名物理化學家有所了解，提高學習興趣。　?。?）全書嚴格、全面地執(zhí)行中華人民共和國國家標準GB 3100～3102—93，使教材更加規(guī)范?！　。?）本書配套出版有《物理化學核心教程學習指導》和“物理化學核心教程電子課件（第二版）”。　　如果有教師在教學中發(fā)現問題，或希望獲得一些有關教學的支持，或學生在學習時遇到困難，請與我聯系，我當盡力相助。　　由于本人水平有限，一定有考慮不周甚至錯誤的地方，懇請讀者批評指正。

內容概要

　　本書為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。
　　本書系統闡述物理化學（不包括結構化學）的基本原理，介紹物理化學的部分研究前沿，緊密結合物理化學在能源、環(huán)境、材料、生活和生命科學等方面的應用，使理論與實際緊密相連。每小節(jié)之前，提綱挈領地列出該節(jié)核心內容，既一目了然；又便于復習和記憶。闡述簡明扼要、深入淺出，便于理解。本書的量和單位采用中華人民共和國國家標準GB3100～3102-93。
　　本書內容包括：緒論，氣體，熱力學第一定律，熱力學第二定律，多組分系統熱力學，化學平衡，相平衡，化學反應動力學，電化學，表面現象和膠體分散系統。
　　本書可作為高等院校應用化學、生命科學、環(huán)境、醫(yī)學、材料、能源和農林等相關專業(yè)物理化學課程的本科生教材，也可供有關專業(yè)師生參考。

書籍目錄

第二版前言
第一版前言
符號表
緒論
　0.1　物理化學課程的內容
　0.2　物理化學的研究方法
　0.3　近代化學的發(fā)展趨勢
　0.4　物理化學的學習方法
　0.5　物理量的表示與運算
　0.6　關于標準壓力
第1章　氣體
　1.1　低壓氣體的經驗定律
　1.2　理想氣體及其狀態(tài)方程
　1.3　理想氣體混合物
　1.4　真實氣體的液化
　1.5　真實氣體的狀態(tài)方程
　科學家介紹之一A.Avogadro
　科學家介紹之二J.D.van der Waals
　思考題
　概念題
　習題
第2章　熱力學第一定律
　2.1　熱力學概論
　2.2　熱力學的一些基本概念
　2.3　熱力學第一定律
　2.4　焓和熱容
　2.5　理想氣體的熱力學能和焓
　2.6　幾種熱效應
　2.7　化學反應的焓變
　科學家介紹之三J.P.Joule
　科學家介紹之四G.H.Hess
　科學家介紹之五W.Thomson（L.Kelvin）
　思考題
　概念題
　習題
第3章　熱力學第二定律
　3.1　熱力學第二定律
　3.2　Carnot循環(huán)和Carnot定理
　3.3　熵的概念
　3.4　熵的物理意義和規(guī)定熵
　3.5　Helmholtz自由能和Gibbs自由能
　3.6　熱力學函數間的關系
　科學家介紹之六R.R.Clausius
　科學家介紹之七N.L.S.Carnot
　科學家介紹之八J.W.Gibbs
　思考題
　概念題
　習題
第4章　多組分系統熱力學
　4.1　多組分系統的組成表示法
　4.2　偏摩爾量
　4.3　化學勢
　4.4　稀溶液的兩個經驗定律
　4.5　氣體及其混合物中各組分的化學勢
　4.6　理想液態(tài)混合物及稀溶液的化學勢
　4.7　相對活度的概念
　4.8　稀溶液的依數性
　科學家介紹之九F.M.Raoult
　科學家介紹之十W.Henry
　思考題
　概念題
　習題
第5章　化學平衡
　5.1　化學反應的等溫式
　5.2　標準平衡常數
　5.3　標準平衡常數的測定與計算
　5.4　各種因素對化學平衡的影響
　　……
第6章　相平衡
第7章　化學反應動力學
第8章　電化學
第9章　表面現象　
第10章　膠體分散系統
概念題和習題參考答案
主要參考文獻
附錄

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   7.1.1化學動力學的研究對象 化學熱力學已經解決了在給定條件下判斷反應進行的方向以及可能達到的最大限度等問題。但是，由于在經典熱力學的研究方法中沒有考慮時間這個因素，所以只能判斷反應的可能性，至于如何將反應變成現實、一旦發(fā)生反應其速率如何等問題，熱力學均無法解決?；瘜W熱力學只考慮始態(tài)與終態(tài)之間的差別，而不考慮變化過程的細節(jié)，也不考慮各種因素對反應的影響，這些問題將由化學動力學來研究解決。 例如，對于氫氣與氧氣化合生成水的反應，并已知其標準摩爾反應Gibbs自由能的變化值。 熱力學判據可以判斷，該反應在標準狀態(tài)下向正方向反應的趨勢很大，標準平衡常數的數值也很大，幾乎可以使反應進行完全。但熱力學卻無法給出反應完成需要多長時間，有幾種途徑可以進行反應等。實際上，在常溫、常壓下，將氫氣和氧氣放在一起，無論經歷多長時間，是不可能看到有水生成的。而動力學研究表明：用一個小火星就能使一定比例的氫氣和氧氣的混合物以支鏈爆炸的形式瞬間完成反應；用升商溫度的方法，當溫度升至1 000 K以上，氫氣和氧氣以熱爆炸的形式瞬間完成反應；如果選用合適的催化劑，可以使氫氣和氧氣在比較溫和的條件下化合成水，并將其化學能轉變成電能等。顯然，這些動力學的研究有非常重要的現實意義。 化學動力學主要研究化學反應的速率以及影響速率的各種因素，如溫度、濃度、壓力、催化劑、介質和分子結構等。另外還研究化學反應的機理，了解從反應物到產物所經過的具體歷程，以便掌握反應的本質，更好地駕馭反應使之為人類服務。例如，在石油煉制和有機合成等化工生產中常伴有副反應發(fā)生，通過動力學研究可以知道如何提高主反應的速率、抑制副反應的速率，這樣既可以提高主產物明產量，又可以減少原材料的浪費和主、副產品分離時的操作困難。也有的反應因萬速率太快，以至于有發(fā)生爆炸的危險，則應設法控制溫度和濃度，使反應處于安全區(qū)。如果一個反應由若干個步驟組成，若想提高該反應的速率，只要設法找出其中最慢的關鍵步驟加以改進，就有可能使整個反應加快。若有的反應是對人類不利的，如腐蝕、臭氧層的破壞等，要設法使這種反應的速率變小，則要抑制關鍵步驟的速率，使整個反應變慢。 化學動力學理論主要是根據物質分子的微觀運動和結構數據來解析化學反應的本質，從理論上計算速率系數。由此可見，化學動力學的研究無論在理論上還是在生實踐中都具有重要的意義。 化學動力學的研究與熱力學是不可分割的。如果熱力學研究認為反應是可以發(fā)生的，但在通常情況下速率太小，則動力學可以研究采用升高溫度、增加壓力和添加合適的催化劑等手段使反應能順利發(fā)生并有工業(yè)生產價值。如果熱力學認為某反應在所在條件下是不可能發(fā)生的，則動力學的種種研究也是徒勞的，不可能違背熱力學研究結論。

編輯推薦

《普通高等教育"十一五"國家級規(guī)劃教材?化學核心教程立體化教材系列:物理化學核心教程(第2版)》采用核心提示的形式，即在每節(jié)開頭就提綱挈領地列出該節(jié)的核心內容，既一目了然，知道本節(jié)要講的內容，又便于今后的復習和記憶。在章節(jié)的編排上《普通高等教育"十一五"國家級規(guī)劃教材?化學核心教程立體化教材系列:物理化學核心教程(第2版)》不同于目前流行的一些教材，將化學平衡一章緊靠在多組分系統之后，使在多組分系統中學到的化學勢概念，馬上用到標準平衡常數的定義和化學反應等溫式的導出上。將電化學置于化學動力學之后，以便在電化學中講述與動力學有關的問題。《普通高等教育"十一五"國家級規(guī)劃教材?化學核心教程立體化教材系列:物理化學核心教程(第2版)》適當插入了一些物理化學學科發(fā)展的趨勢和最新成果應用的例子，如超臨界萃取、臭氧層的保護、氫氧燃料電池及納米材料的制備和應用等，使物理化學教材緊密聯系學科的發(fā)展。

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