物理化學(xué)

前言

　　隨著中國的教育事業(yè)不斷發(fā)展，招生規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，教材的改革、更新也層出不窮，但在教材的使用上也常常會(huì)出現(xiàn)一些困難。有的教材編寫的理論既有深度，又有廣度，篇幅大，涉及內(nèi)容多；有的教材因?qū)W時(shí)少，內(nèi)容也相對較少。大部分教材都是以講解理論為主，而物理化學(xué)除了有很強(qiáng)的理論性外，也有很強(qiáng)的實(shí)用性，如果兩者都兼顧，勢必會(huì)使得教材編寫的內(nèi)容太多。但如果只注重實(shí)用性，編寫內(nèi)容雖然可大大減少，卻又會(huì)使學(xué)生只看到了問題的表象，而看不到問題的本質(zhì)，無法發(fā)揮其創(chuàng)造性?！　∵@次由華中科技大學(xué)出版社組織編寫的這套教材則是在調(diào)研的基礎(chǔ)上，提出了一些編寫的新思路。這套教材定位為應(yīng)用型本科的培養(yǎng)層次，突出實(shí)用、適用、夠用和創(chuàng)新的“三用一新”的特點(diǎn)。它雖不同于普通高校的本科教材，但又不偏離本科教學(xué)的基本要求，淡化學(xué)術(shù)研究成分，在編排上要求先易后難，既要低起點(diǎn)，又要有坡度、上水平，更要進(jìn)一步強(qiáng)化對學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)，增加案例教學(xué)。　　本著上述思路，本教材在內(nèi)容上作了一些調(diào)整，前幾章的理論性強(qiáng)，編寫時(shí)力求適用、夠用，避開一些深?yuàn)W的推理過程，注重結(jié)果的使用；后幾章編寫時(shí)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，結(jié)合應(yīng)用，增加案例?！　∵@次編寫的教材，參編的老師來自不同專業(yè)，大家都曾面對過不同生源的學(xué)生，了解學(xué)生的需求，本著以上述基本思想為指導(dǎo)，結(jié)合本專業(yè)特點(diǎn)，共同融合，終得此書?！　”窘滩挠赡暇┲嗅t(yī)藥大學(xué)劉幸平任主編，太原科技大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院逯寶娣、湖南理工學(xué)院張建策、湖南中醫(yī)藥大學(xué)李紅、湖北中醫(yī)藥大學(xué)陳振江任副主編，華中科技大學(xué)文華學(xué)院錢曉良主審。教材編寫的分工情況如下：南京中醫(yī)藥大學(xué)周靈君編寫緒論、逯寶娣編寫第l章、劉幸平和陳振江編寫第2章、南京中醫(yī)藥大學(xué)呂翔編寫第3章、電子科技大學(xué)中山學(xué)院雷雪峰編寫第4章、張建策編寫第5和第7章、電子科技大學(xué)中山學(xué)院劉建莊編寫第6章、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)姜暉霞編寫第8章、北京中醫(yī)藥大學(xué)東方學(xué)院王春暉編寫第9章、李紅編寫第10章，南京中醫(yī)藥大學(xué)邵江娟編寫附錄，南京中醫(yī)藥大學(xué)徐飛、南京中醫(yī)藥大學(xué)徐春蕾、長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院賴艷及河南中醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院苑娟等幾位老師主要參加了各章的審核任務(wù)。本教材的出版是《物理化學(xué)》編寫組全體老師共同努力的結(jié)果，同時(shí)也得到了華中科技大學(xué)出版社的大力支持，在此表示感謝?！　‘?dāng)然，書中難免有一些不到之處，有些設(shè)想還沒有全部體現(xiàn)在教材中，希望通過今后的教學(xué)實(shí)踐，找出不足，加以完善。也希望各位同行在參看了本書后，提出寶貴意見，我們編寫組一定會(huì)虛心接受，并對此衷心地表示感謝。

內(nèi)容概要

本書按照本科教學(xué)的基本要求，培養(yǎng)目標(biāo)是應(yīng)用型與技術(shù)型人才。本書對物理化學(xué)概念的深度要求不高，但有廣度。其中，增加案例教學(xué)是本教材的特點(diǎn)。    全書共10章，其中第1至第5章為熱力學(xué)部分，包括熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、多組分系統(tǒng)熱力學(xué)、化學(xué)平衡、相平衡；第6章電化學(xué)中既有熱力學(xué)部分，也有動(dòng)力學(xué)部分；第7章化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)則為典型動(dòng)力學(xué)部分；第8至第10章分別為表面現(xiàn)象、溶膠和大分子溶液，主要是應(yīng)用化學(xué)熱力學(xué)來解決實(shí)際系統(tǒng)的問題，屬于化學(xué)熱力學(xué)的應(yīng)用。    本書可作為應(yīng)用型本科院?；瘜W(xué)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)學(xué)生的教材，也可以作為化工類專業(yè)技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

第0章  緒論   0.1  物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)目的和內(nèi)容   0.2  物理化學(xué)的研究方法   0.3  物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法   0.4  氣體的性質(zhì)   0.5  物理化學(xué)在生產(chǎn)上的作用 第1章  熱力學(xué)第一定律   1.1  熱力學(xué)概論   1.2  熱力學(xué)基本概念   1.3  可逆過程   1.4  熱力學(xué)第一定律   1.5  焓   1.6  熱容   1.7  熱力學(xué)第一定律對理想氣體的應(yīng)月   1.8  相變焓   1.9  反應(yīng)焓   1.10  幾種熱效應(yīng)   1.11  反應(yīng)焓與溫度的關(guān)系——基爾霍夫定律   1.12  節(jié)流膨脹——實(shí)際氣體的熱力學(xué)能和焓   本章小結(jié)   思考題   習(xí)題 第2章  熱力學(xué)第二定律   2.1  自發(fā)過程與熱力學(xué)第二定律的經(jīng)驗(yàn)敘述   2.2  卡諾循環(huán)與卡諾定理   2.3  熵的概念——熵與熵增原理   2.4  熵變的計(jì)算   2.5  熱力學(xué)第三定律   2.6  亥姆霍茲自由能與吉布斯自由能   2.7  熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)之間的關(guān)系   本章小結(jié)   思考題   習(xí)題 第3章  多組分系統(tǒng)熱力學(xué)   3.1  偏摩爾量   3.2  化學(xué)勢   3.3  氣體混合物中各組分的化學(xué)勢   3.4  稀溶液中的兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律   3.5  理想液態(tài)混合物   3.6  理想稀溶液中各組分的化學(xué)勢   3.7  實(shí)際溶液中各組分的化學(xué)勢   3.8  化學(xué)勢的應(yīng)用——稀溶液的依數(shù)性   本章小結(jié) 第4章  化學(xué)平衡   4.1  化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)度、方向和平衡條件   4.2  化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)   4.3  標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能   4.4  影響化學(xué)平衡的因素   本章小結(jié)   思考題   習(xí)題 第5章  相平衡   5.1  基本概念   5.2  單組分系統(tǒng)相圖   5.3  二組分氣—液平衡系統(tǒng)   5.4  二組分液—液平衡系統(tǒng)   5.5  二組分液—固平衡系統(tǒng)   5.6  三組分系統(tǒng)   5.7  分配定律及其應(yīng)用   本章小結(jié)   思考題   習(xí)題 第6章  電化學(xué)   6.1  電解質(zhì)溶液及法拉第定律   6.2  離子的電遷移和遷移數(shù)   6.3  電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)   6.4  電導(dǎo)測定的應(yīng)用   6.5  電解質(zhì)溶液的活度、活度系數(shù)及德拜—休克爾極限公式   6.6  可逆電池與惠斯通標(biāo)準(zhǔn)電池   6.7  原電池?zé)崃W(xué)   6.8  電極電勢和電池的電動(dòng)勢   本章小結(jié)   思考題   習(xí)題 第7章  化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)   7.1  基本概念   7.2  濃度對反應(yīng)速率的影響   7.3  幾種典型的復(fù)雜反應(yīng)   7.4  溫度對反應(yīng)速率的影響   7.5  復(fù)合反應(yīng)的速率方程   7.6  反應(yīng)速率理論概述   7.7  溶劑對反應(yīng)速率的影響   7.8  催化作用   7.9  光化反應(yīng)   習(xí)題 第8章  表面現(xiàn)象   8.1  表面現(xiàn)象概述   8.2  潤濕與鋪展   8.3  高分散度對物理性質(zhì)的影響   8.4  溶液表面的吸附   8.5  表面活性劑   8.6  氣—固表面上的吸附   8.7  固—液界面上的吸附   8.8  粉體的性質(zhì)   閱讀材料   本章小結(jié)   思考題   習(xí)題 第9章  溶膠   9.1  膠體化學(xué)概述   9.2  分散系統(tǒng)的分類及其特征   9.3  溶膠的制備與凈化   9.4  溶膠的光學(xué)性質(zhì)   9.5  溶膠的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)   9.6  溶膠的電學(xué)性質(zhì)   9.7  溶膠的穩(wěn)定性和凝結(jié)   本章小結(jié) 第10章  大分子溶液   10.1  大分子化合物的結(jié)構(gòu)   10.2  大分子溶液概述   10.3  大分子電解質(zhì)溶液   10.4  大分子溶液的滲透壓   10.5  大分子溶液的黏度   10.6  凝膠   本章小結(jié)   思考題   習(xí)題 附錄   附錄a  國際單位制（s1）   附錄b  一些物質(zhì)的摩爾定壓熱容與溫度的關(guān)系（101 325 pa）   附錄c  一些有機(jī)化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓（298 k）   附錄d  一些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能、標(biāo)準(zhǔn)摩爾柄及標(biāo)準(zhǔn)摩爾定壓熱容（298 k） 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　8.3.3 高分散度對溶解度的影響　　開爾文公式對于計(jì)算溶質(zhì)的溶解度也適用，只要將式中的蒸氣壓換成溶質(zhì)的飽和濃度即可。當(dāng)溫度一定時(shí)，若晶體顆粒越小，溶解度越大，所以當(dāng)溶液等溫濃縮時(shí)，溶液的濃度在不斷增加，但對微小晶體仍未達(dá)到飽和，因而晶體不能析出，還需進(jìn)一步濃縮，成過飽和溶液時(shí)（但對小晶體則是飽和溶液），小晶體才能析出，即微小晶體的飽和濃度大于普通晶體的飽和濃度。　　8.3.4 高分散度對熔點(diǎn)的影響　　開爾文公式可用于計(jì)算微小晶體的飽和蒸氣壓，即在一定的溫度下，微小晶體的飽和蒸氣壓大于一般晶體的飽和蒸氣壓。并且隨晶體粒徑的減小，蒸氣壓不斷升高，而熔點(diǎn)的溫度也相應(yīng)下降，即微小晶粒熔點(diǎn)下降。金的正常熔點(diǎn)為1064℃，而直徑為4nm時(shí)，金的熔點(diǎn)降至727℃，當(dāng)直徑減小到2nm時(shí)，熔點(diǎn)僅為327℃左右?！　?.3.5 亞穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象　　對于普通液體或固體，由于表層分子所占比例較小，因此表面現(xiàn)象并不顯著。但是，當(dāng)系統(tǒng)中有新相生成時(shí)，如蒸氣的凝結(jié)、液體的沸騰與結(jié)晶等，由于最初形成的液滴、氣泡或晶體顆粒都非常細(xì)小，因而具有較大的表面吉布斯自由能而使系統(tǒng)處于不穩(wěn)定的狀態(tài)（亞穩(wěn)態(tài)），使新相難以生成而引起各種過飽和現(xiàn)象出現(xiàn)?！　。?）過飽和蒸氣。當(dāng)氣體凝結(jié)成液體時(shí)，首先要形成小液滴，而小液滴的飽和蒸氣壓大于平面液體的飽和蒸氣壓，若高空中沒有灰塵，水蒸氣可以達(dá)到相當(dāng)高的過飽和程度而不會(huì)凝結(jié)成水。因?yàn)榇藭r(shí)高空中的水蒸氣雖然對于平面液體來說已經(jīng)是過飽和的，但對于要形成的小液滴來說未達(dá)到飽和，因此小液滴難以形成。若向空中撒凝結(jié)核心，如干冰或AgI小顆粒，使液滴的凝結(jié)中心半徑增大，而相應(yīng)減少液滴的飽和蒸氣壓，水蒸氣會(huì)迅速凝結(jié)成水，這就是人工增雨的原理?！　。?）過熱液體。在液體沸騰前，不僅液體在表面進(jìn)行汽化，同時(shí)在液體內(nèi)部會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生微小氣泡，氣泡內(nèi)的飽和蒸氣壓要小于平面液體的飽和蒸氣壓。在正常沸點(diǎn)時(shí)，平面液體飽和蒸氣壓與外壓相等，但在沸騰時(shí)，極細(xì)小的氣泡內(nèi)的飽和蒸氣壓遠(yuǎn)小于外壓，在外壓的影響下，小氣泡難以形成，致使液體不易沸騰而形成過熱液體，當(dāng)達(dá)到一臨界溫度時(shí)，會(huì)突然生成大量小氣泡，液體暴沸。為防止液體過熱，常在液體中投入沸石，由于沸石表面多孔，其中已存在著曲率較大的氣泡，成為汽化的核心而使得氣泡較易生成，使液體的過熱程度大大降低，而不致發(fā)生暴沸?！　。?）過飽和溶液。在一定的溫度下，溶質(zhì)的濃度高于正常溶解度而不結(jié)晶的溶液稱為過飽和溶液。由于微小晶體的溶解度大于普通晶體的溶解度，而剛凝結(jié)成的晶粒十分細(xì)小，對于普通晶體已達(dá)飽和的溶液，微小晶粒還遠(yuǎn)未飽和，因此不易形成晶體，導(dǎo)致溶液出現(xiàn)過飽和狀態(tài)。若在此溶液中加入小晶體作為新相的種子，可使晶體盡快析出。　　……

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