無機化學熱力學

前言

自從北京大學化學系傅鷹先生將熱力學引進無機化學的教學以來，已近半個世紀了。國外也早在20世紀70年代，就在普通化學教材中引入了熱力學初步知識的介紹。在逐漸更新的無機化學教材中，越來越多地用到人們在長期實踐中得到的熱力學規(guī)律，并用化學熱力學的知識來加強對無機化學知識的介紹，從能量轉(zhuǎn)化的觀點定量地或半定量地闡明無機物的宏觀性質(zhì)和反應(yīng)歷程。作者在教學實踐中也發(fā)現(xiàn)，運用熱力學的知識，除了能更好地闡明無機化學的四大平衡及其聯(lián)系之外，還有助于從理論上定量地討論化學反應(yīng)，尋求影響反應(yīng)進行的因素并指導(dǎo)無機合成。在闡明無機物的性質(zhì)及無機反應(yīng)的規(guī)律時，運用熱力學的觀點，往往比單靠微觀的結(jié)構(gòu)觀點更能得到滿意的結(jié)果。學生不僅能從中獲得豐富的感性知識，而且能尋找其內(nèi)部聯(lián)系。從某些方面看，用熱力學說明問題比用微觀結(jié)構(gòu)更為直觀，更易被接受。但限于學生的基礎(chǔ)和學時等諸方面的原因，在現(xiàn)有的無機化學教材中，關(guān)于熱力學的內(nèi)容只能作一般性的介紹，要讓學生在學習無機化學時較好地接受這些內(nèi)容并自如地應(yīng)用，顯然是不可能的，所以有必要為學生創(chuàng)造一定的條件，使學生掌握這些內(nèi)容，并提高他們的無機化學素養(yǎng)。無機化學熱力學就是西北大學化學系為適應(yīng)這些要求給高年級學生開設(shè)的選修課程之一。

內(nèi)容概要

本書根據(jù)人們在長期實踐中得到的熱力學規(guī)律，用能量轉(zhuǎn)化的觀點定量地或半定量地闡明物質(zhì)的性質(zhì)、物理和化學反應(yīng)的方向和限度。全書共7章，分別介紹無機化學熱力學的基本知識和基本理論、熱力學穩(wěn)定性和反應(yīng)的自發(fā)性、晶格能及其應(yīng)用、離子型化合物的熱力學性質(zhì)、水合離子的熱力學性質(zhì)及離子型化合物的溶解性、電極電勢與氧化還原反應(yīng)、鍵焓及共價鍵型物質(zhì)的熱力學性質(zhì)、配體場穩(wěn)定化能及過渡元素化學的熱力學性質(zhì)等，特別是對在無機化學課程中常出現(xiàn)的與實驗數(shù)據(jù)相關(guān)的元素電勢圖、自由能-溫度圖、自由能-氧化態(tài)圖、電勢-pH圖、溶解度-pH圖作了較深入的介紹。    本書可作為高等學?；瘜W專業(yè)高年級本科生的無機化學選修課教材，也可供研究生和相關(guān)專業(yè)研究人員參考。

書籍目錄

前言第1章  熱力學穩(wěn)定性和反應(yīng)的自發(fā)性  1.1 幾個熱力學的基本概念    1.1.1 平衡態(tài)和標準態(tài)    1.1.2 △Gm和△G  1.2 熱力學穩(wěn)定性和動力學穩(wěn)定性  1.3 無機物穩(wěn)定性的描述  1.4 焓、熵及溫度對反應(yīng)吉布斯自由能變的影響  1.5 氧化物的生成焓與金屬的還原  1.6 埃靈罕姆圖及其應(yīng)用——產(chǎn)物和反應(yīng)物穩(wěn)定性的比較    1.6.1 埃靈罕姆圖    1.6.2 埃靈罕姆圖的應(yīng)用    1.6.3 Si還原MgO為Mg的熱力學討論  1.7 羰基法和碘化法提純金屬的熱力學分析    1.7.1 羰基法提純金屬的熱力學分析    1.7.2 碘化法提純金屬的熱力學分析  1.8 無機反應(yīng)中的耦合現(xiàn)象——變非自發(fā)反應(yīng)為自發(fā)反應(yīng)的方法    1.8.1 反應(yīng)的耦合    1.8.2 若干耦合反應(yīng)實例  習題一第2章  晶格能及其應(yīng)用  2.1 晶格能  2.2 晶格能的確定    2.2.1 玻恩-哈伯熱化學循環(huán)    2.2.2 晶格能的理論計算  2.3 晶格能在無機化學中的應(yīng)用    2.3.1 晶格能作為判斷鍵合性質(zhì)的依據(jù)    2.3.2 晶格能的定量應(yīng)用    2.3.3 預(yù)測假想化合物的穩(wěn)定性  習題二第3章  離子型化合物的熱力學性質(zhì)  3.1 堿金屬和堿土金屬化合物穩(wěn)定性的熱力學處理    3.1.1 化合物對于分解反應(yīng)的穩(wěn)定性    3.1.2 化合物分解成單質(zhì)的穩(wěn)定性    3.1.3 化合物分解成較簡單化合物的穩(wěn)定性    3.1.4 堿金屬或堿土金屬氧化物、過氧化物、超氧化物和臭氧化物的穩(wěn)定性  3.2 AH4X的穩(wěn)定性  3.3 鹵化物的歧化  3.4 高氧化態(tài)鹵化物分解的穩(wěn)定性    3.4.1 高氧化態(tài)金屬的鹵化物分解的穩(wěn)定性    3.4.2 同一金屬元素的氟化物和氧化物分解成單質(zhì)的穩(wěn)定性比較  3.5 鹵素交換反應(yīng)  3.6 復(fù)分解反應(yīng)  3.7 外界離子的電荷和半徑對配合物穩(wěn)定性的影響  3.8 堿金屬、堿土金屬和鋁的穩(wěn)定氧化態(tài)的討論  3.9 鑭系元素氧化態(tài)的討論    3.9.1 二鹵化物的穩(wěn)定性    3.9.2 正四氧化態(tài)的穩(wěn)定性  習題三第4章  水合離子的熱力學性質(zhì)及離子型化合物溶解性的熱力學討論  4.1 水合離子的熱力學性質(zhì)    4.1.1 溶解焓    4.1.2 水合離子標準生成焓和標準生成吉布斯自由能    4.1.3 離子標準水合焓和離子標準水合吉布斯自由能    4.1.4 離子的標準熵  4.2 離子型化合物溶解性的熱力學討論    4.2.1 溶解過程的標準吉布斯自由能變化    4.2.2 溶解過程的熱力學分析    4.2.3 溶解過程的近似計算處理  4.3 離子半徑對鹽類溶解度的影響  4.4 形成水合物  4.5 兩性氫氧化物的溶解度-pH圖    4.5.1 s-pH圖的構(gòu)筑    4.5.2 s-pH圖的應(yīng)用  習題四第5章  電極電勢與氧化還原反應(yīng)  5.1 電極電勢和吉布斯自由能變  5.2 電極電勢和平衡常數(shù)  5.3 元素電勢圖及其應(yīng)用    5.3.1 元素電勢圖    5.3.2 影響電勢圖的因素    5.3.3 元素電勢圖的主要用途  5.4 吉布斯自由能-氧化態(tài)圖    5.4.1 吉布斯自由能-氧化態(tài)圖的構(gòu)成    5.4.2 吉布斯自由能-氧化態(tài)圖的應(yīng)用  5.5 電勢-pH圖及其應(yīng)用    5.5.1 φ-pH圖的構(gòu)筑    5.5.2 φ-pH圖的應(yīng)用  習題五第6章  鍵焓及共價鍵型物質(zhì)的熱力學性質(zhì)  6.1 鍵解離能和鍵能    6.1.1 鍵解離能和鍵解離焓    6.1.2 鍵能和鍵焓    6.1.3 鍵解離能和鍵能的相互推算    6.1.4 鍵能的應(yīng)用  6.2 影響鍵能的因素及鍵能的變化規(guī)律    6.2.1 影響鍵能的因素    6.2.2 鍵能的變化規(guī)律  6.3 共價型化合物的熱力學性質(zhì)    6.3.1 硼氫化合物的穩(wěn)定性    6.3.2 ⅣA族元素共價型鹵化物的穩(wěn)定性    6.3.3 ⅤA族元素共價型鹵化物的穩(wěn)定性    6.3.4 ⅥA族元素中單質(zhì)氧和單質(zhì)硫的穩(wěn)定存在形式    6.3.5 ⅦA族元素中某些共價化合物的穩(wěn)定性    6.3.6 稀有氣體化合物的穩(wěn)定性  6.4 化合物酸堿性的熱力學討論    6.4.1 磷酸的逐級解離    6.4.2 氫鹵酸酸強度的熱力學討論    6.4.3 同周期非金屬元素的酸性遞變    6.4.4 含氧酸的酸強度    6.4.5 氧化物酸堿性的熱力學判別  習題六第7章  配體場穩(wěn)定化能及過渡元素化學的熱力學討論    7.1 配體場理論和配體場穩(wěn)定化能    7.1.1 配體場理論    7.1.2 配體場穩(wěn)定化能  7.2 配合物的穩(wěn)定性    7.2.1 配體場穩(wěn)定化能對配合物穩(wěn)定性的影響    7.2.2 熵變對配位反應(yīng)的影響  7.3 過渡元素的氧化還原性    7.3.1 第一過渡系電對M2+／M的電極電勢    7.3.2 第一過渡系電對M3+／M2+的電極電勢    7.3.3 配體場對氧化態(tài)電對電極電勢的影響  7.4 過渡金屬配合物中的自旋成對  7.5 過渡元素的標準原子化焓  7.6 關(guān)于Cu的氧化態(tài)的熱力學討論  7.7 關(guān)于Cu、Ag、Au和Zn、Cd、Hg活潑性的討論  7.8 第一過渡系的二鹵化物和三鹵化物  習題七參考文獻附錄  附錄1  原子的電離能(單位：kJ·mol-1)  附錄2  熱力學數(shù)據(jù)表(298.15K，100kPa)

章節(jié)摘錄

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編輯推薦

《無機化學熱力學》從能量轉(zhuǎn)化的觀點定量或半定量地闡明無機物的宏觀性質(zhì)，運用熱力學的知識，尋求影響反應(yīng)進行的因素，指導(dǎo)無機合成，內(nèi)容涉及無機化學中能用熱力學更好闡述的全部內(nèi)容，深入介紹元素電勢圖、自由能-溫度圖、自由能-氧化態(tài)圖、電勢-pH圖、溶解度-pH圖。

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