物理化學（第三版）(2007年化學工業出版社出版的圖書)

成書過程

修訂過程

該教材依據2004年教育部化學與化工學科教學指導委員會對“化學教學基本內容”的修改意見和1995年教育部審定的高等工科院校“物理化學教學基本要求”，在第二版的基礎上修訂而成。是針對高等學校工科各專業（尤其是化工類專業）本、專科編寫的物理化學課程的教材。

該教材由王光信教授（第1、第6和第7章）、孟阿蘭副教授（第2、第4和第5章）和任志華副教授（第3和第8章）修訂，全書由王光信教授統稿。

出版工作

2007年7月，該教材由化學工業出版社出版。

出版社工作人員

責任編輯	文字編輯	裝幀設計	責任校對
楊菁、張榮	孫鳳英	潘峰	陶燕華

內容簡介

全書8章，內容包括：化學熱力學基礎、化學平衡、統計熱力學基礎、相平衡、電化學、界面現象與膠體、化學動力學和結構化學基礎。每一章都有本章基本要求和習題。此外，書末還包括中華人民共和國法定計量單位等8個附錄的內容。

教材目錄

緒論1

0.1物理化學的內容和研究方法1

0.1.1物理化學的內容1

0.1.2物理化學的研究方法1

0.1.3物理化學課程的學習方法2

0.2物理化學的量和單位3

0.2.1量與量綱3

0.2.2量方程式和數值方程式4

0.2.3量在圖和表中的表示方法4

第1章化學熱力學基礎6

1.1氣體的性質6

1.1.1低壓下氣體的性質6

1.1.2實際氣體的狀態方程8

1.1.3通用壓縮因子圖9

1.1.4混合氣體13

1.2熱力學的基本概念14

1.2.1化學熱力學的內容和特點14

1.2.2系統與環境15

1.2.3廣度性質和強度性質16

1.2.4狀態和狀態函式16

1.2.5狀態與過程17

1.3熱力學第一定律18

1.3.1熱力學能18

1.3.2熱和功19

1.3.3熱力學第一定律20

1.4焓與熱容21

1.4.1焓21

1.4.2熱容22

1.5熱力學第一定律在物理變化中的套用25

1.5.1可逆過程25

1.5.2理想氣體等溫可逆過程29

1.5.3理想氣體等溫不可逆過程29

1.5.4理想氣體絕熱可逆過程30

1.5.5理想氣體絕熱不可逆過程32

1.5.6卡諾循環33

1.5.7節流膨脹過程35

1.5.8相變過程36

1.6熱化學37

1.6.1反應的標準摩爾焓變37

1.6.2等壓反應熱與等容反應熱的關係39

1.6.3標準生成焓41

1.6.4標準燃燒焓42

1.6.5平均鍵焓43

1.6.6反應焓變與溫度的關係45

1.7熱力學第二定律47

1.7.1熱力學第二定律的文字表述47

1.7.2熵及熱力學第二定律的數學表達式49

1.7.3熵的微觀本質51

1.7.4非平衡態熱力學51

1.8熵變的計算及自發性的判斷53

1.8.1等溫過程的熵變53

1.8.2非等溫過程的熵變54

1.8.3絕熱過程的熵變56

1.8.4相變化過程的熵變57

1.9熱力學第三定律58

1.9.1熱力學第三定律58

1.9.2標準熵58

1.9.3化學反應熵變的計算60

1.10亥姆霍茲函式和吉布斯函式61

1.10.1亥姆霍茲函式和吉布斯函式61

1.10.2重要的熱力學函式關係式63

1.10.3ΔA與ΔG的計算65

本章基本要求67

習題68

第2章化學平衡73

2.1偏摩爾量和化學勢73

2.1.1偏摩爾量73

2.1.2化學勢76

2.1.3化學勢判據77

2.1.4理想氣體的化學勢79

2.2標準平衡常數80

2.2.1標準平衡常數80

2.2.2化學反應等溫方程式81

2.2.3多相反應的化學平衡83

2.3有關化學平衡的計算84

2.3.1轉化率與產率84

2.3.2利用平衡組成的數據計算標準平衡常數85

2.3.3利用Δ_rHmθ（298K）和Δ_rSmθ（298K）計算標準平衡常數86

2.3.4利用標準生成吉布斯函式計算標準平衡常數88

2.3.5由相關反應的熱力學數據計算標準平衡常數89

2.3.6平衡組成的計算89

2.3.7同時反應系統的化學平衡90

2.4溫度對化學平衡的影響92

2.4.1標準平衡常數與溫度的關係92

2.4.2Δ_rH_m為常數時，不同溫度下標準平衡常數的計算93

2.4.3Δ_rH_m為溫度的函式時,不同溫度下標準平衡常數的計算95

2.5各種因素對化學平衡的影響97

2.5.1濃度或分壓對化學平衡的影響97

2.5.2總壓對化學平衡的影響98

2.5.3惰性氣體及原料配比對化學平衡的影響99

2.6實際氣體系統的化學平衡101

2.6.1逸度和逸度因子101

2.6.2逸度和逸度因子的計算102

2.6.3實際氣體的化學平衡103

本章基本要求105

習題105

第3章統計熱力學基礎109

3.1統計熱力學的基本假定109

3.1.1統計熱力學的內容和方法109

3.1.2統計系統的分類109

3.1.3統計熱力學的基本假定110

3.2玻耳茲曼分布111

3.2.1能級分布和狀態分布111

3.2.2微態數112

3.2.3最可幾分布與平衡分布113

3.2.4玻耳茲曼分布與玻耳茲曼熵定理113

3.3微粒配分函式及其計算115

3.3.1微粒配分函式的析因子性質115

3.3.2平動配分函式116

3.3.3轉動配分函式117

3.3.4振動配分函式119

3.3.5電子運動和核運動的配分函式120

3.4熱力學函式與微粒配分函式的關係120

3.4.1熱力學能與配分函式的關係120

3.4.2熱容與微粒配分函式的關係121

3.4.3熵與微粒配分函式的關係122

3.4.4亥姆霍茲函式與微粒配分函式的關係123

3.4.5其他熱力學函式與微粒配分函式的關係123

3.4.6能量零點的選擇對微粒配分函式的影響124

3.4.7統計熵125

3.5理想氣體反應的標準平衡常數127

3.5.1理想氣體的標準摩爾吉布斯函式127

3.5.2理想氣體的吉布斯自由能函式和焓函式128

3.5.3統計熱力學方法計算標準平衡常數129

3.5.4標準平衡常數的統計表達式130

3.6系綜方法131

3.6.1系綜131

3.6.2正則系綜132

3.6.3正則配分函式132

本章基本要求134

習題134

第4章相平衡136

4.1相律136

4.1.1相律136

4.1.2相律的推導138

4.2單組分系統的相平衡139

4.2.1單組分系統的相圖139

4.2.2單組分兩相平衡系統溫度與壓力的關係141

4.3稀溶液的性質143

4.3.1拉烏爾定律144

4.3.2亨利定律144

4.3.3拉烏爾定律和亨利定律的微觀解釋146

4.3.4沸點升高定律147

4.3.5凝固點降低定律148

4.3.6滲透壓149

4.3.7分配定律150

4.4液態多組分系統中各組分的化學勢151

4.4.1理想液態混合物中各組分的化學勢151

4.4.2真實液態混合物中各組分的化學勢151

4.4.3理想稀溶液中溶劑與溶質的化學勢153

4.4.4真實溶液中溶劑與溶質的化學勢154

4.4.5液相反應的標準平衡常數156

4.5二組分系統的氣-液相平衡157

4.5.1二組分理想液態混合物的氣-液相平衡158

4.5.2槓桿規則161

4.5.3二組分真實液態混合物的氣-液相平衡圖162

4.5.4二組分部分互溶系統的氣-液平衡相圖164

4.6二組分系統的液-固相平衡167

4.6.1簡單二組分凝聚系統的液-固相平衡圖167

4.6.2形成化合物的二組分凝聚系統的液固相平衡圖171

4.7三組分系統相圖簡介172

4.7.1三組分系統相圖的表示方法172

4.7.2三組分系統的液-液相平衡圖172

4.7.3三組分系統的液-固相平衡圖174

本章基本要求174

習題175

第5章電化學179

5.1電解與電遷移179

5.1.1電解質溶液的導電機理179

5.1.2法拉第電解定律180

5.1.3離子的電遷移現象182

5.2電導及電導測定的套用183

5.2.1電導和電導率183

5.2.2摩爾電導率184

5.2.3電導的測定和電導率的計算184

5.2.4摩爾電導率與濃度的關係185

5.2.5離子獨立運動定律186

5.2.6電導測定的套用187

5.3強電解質溶液理論簡介189

5.3.1強電解質的活度和活度因子189

5.3.2離子強度192

5.3.3強電解質溶液理論192

5.4電池194

5.4.1可逆電池與不可逆電池194

5.4.2電池表達式195

5.4.3電動勢的測定196

5.4.4標準電池197

5.5可逆電池熱力學197

5.5.1計算Δ_rG_m、Δ_rH_m和Δ_rS_m197

5.5.2電動勢與各反應組分活度的關係199

5.6電極電勢與標準電極電勢199

5.6.1電池電動勢的產生199

5.6.2電極電勢和標準電極電勢201

5.6.3各類電極204

5.7電池電動勢的計算206

5.7.1電池電動勢的計算206

5.7.2濃差電池207

5.8電動勢測定的套用208

5.8.1判斷氧化還原反應的方向208

5.8.2求算電解質的平均活度因子與平均活度208

5.8.3求氧化還原反應的標準平衡常數209

5.8.4求難溶鹽的活度積209

5.8.5pH值的測定211

5.9電解與極化作用212

5.9.1電解與分解電壓212

5.9.2電極的極化與超電勢213

5.9.3超電勢的測定215

5.9.4電解池和電池的極化曲線216

5.9.5電解時電極上的反應216

5.9.6電化學反應動力學簡介217

5.10電化學的套用218

5.10.1濕法電冶金與金屬的電解精煉218

5.10.2金屬的電化學腐蝕與防腐218

5.10.3化學電源220

5.10.4水處理的電化學方法221

5.10.5電合成222

本章基本要求223

習題223

第6章界面現象與膠體228

6.1氣-液界面現象228

6.1.1表面張力和比表面吉布斯函式228

6.1.2考慮相界面情況下的熱力學公式230

6.1.3附加壓力和彎曲液面的蒸氣壓230

6.1.4溶液表面的吸附現象233

6.1.5表面活性劑234

6.2氣-固界面現象235

6.2.1氣-固界面上的吸附235

6.2.2氣-固吸附理論236

6.3固-液界面現象與液液界面現象239

6.3.1潤濕與鋪展239

6.3.2接觸角240

6.3.3毛細現象241

6.3.4液-液界面現象242

6.4膠體與其他分散系統243

6.4.1膠體的製備243

6.4.2膠體的基本性質244

6.4.3膠體的結構246

6.4.4溶膠的穩定性和聚沉248

6.4.5其他分散系統簡介249

本章基本要求253

習題253

第7章化學動力學257

7.1反應速率和速率方程257

7.1.1化學動力學的內容257

7.1.2反應速率的表示方法258

7.1.3反應速率的測定方法260

7.1.4質量作用定律261

7.1.5速率方程263

7.2簡單級數反應的動力學方程263

7.2.1零級反應264

7.2.2一級反應264

7.2.3二級反應266

7.2.4n級反應268

7.3速率方程的確定270

7.3.1確定速率方程的一般方法270

7.3.2嘗試法270

7.3.3微分法271

7.3.4半衰期法272

7.4典型複合反應的動力學方程274

7.4.1平行反應274

7.4.2對行反應275

7.4.3連串反應276

7.5複合反應動力學處理中的近似方法277

7.5.1選取控制步驟法277

7.5.2穩態近似法278

7.5.3平衡態近似法278

7.6鏈反應動力學279

7.6.1鏈反應的動力學處理279

7.6.2支鏈反應與爆炸281

7.7溫度對反應速率的影響282

7.7.1阿累尼烏斯方程282

7.7.2活化能286

7.7.3總活化能287

7.8反應速率理論289

7.8.1碰撞理論289

7.8.2勢能面292

7.8.3經典過渡態理論294

7.8.4艾林方程的熱力學表達式296

7.9溶液反應動力學297

7.9.1溶液反應動力學的特點297

7.9.2溶劑無明顯影響的溶液反應298

7.9.3溶劑對反應動力學行為有影響的溶液反應299

7.10催化反應動力學300

7.10.1催化反應的特點300

7.10.2均相催化反應302

7.10.3氣-固相催化反應302

7.11光化學反應動力學304

7.11.1光化學反應的特點304

7.11.2光化學定律305

7.11.3光化學反應動力學306

7.11.4光敏反應307

7.12微觀反應動力學308

7.12.1微觀反應動力學與態態反應308

7.12.2交叉分子束法308

本章基本要求309

習題310

第8章結構化學基礎316

8.1微觀粒子運動的特徵316

8.1.1量子力學的實驗基礎316

8.1.2波粒二象性318

8.1.3不確定原理319

8.2量子力學的基本假定319

8.2.1算符及其運算規則319

8.2.2量子力學的基本假定321

8.3微觀粒子的運動323

8.3.1一維勢箱中單個微粒的平動323

8.3.2三維勢箱中微粒的平動325

8.3.3雙微粒剛性轉子的轉動327

8.3.4一維諧振子的振動328

8.4單電子原子的結構329

8.4.1氫原子與類氫原子的薛丁格方程329

8.4.2單電子原子的原子軌道和電子云332

8.4.3量子數的物理意義335

8.4.4電子的自旋與單電子原子的狀態336

8.5多電子原子的結構336

8.5.1氦原子的薛丁格方程336

8.5.2斯萊特行列式和保里原理338

8.5.3基態原子核外電子的排布338

8.6H₂+的結構339

8.6.1H₂+的薛丁格方程339

8.6.2線性變分法原理340

8.6.3H₂+薛丁格方程的解341

8.6.4積分Haa、Hab、Sab的意義342

8.6.5H₂+的結構343

8.7分子軌道理論344

8.7.1分子軌道理論的要點344

8.7.2分子軌道的類型345

8.7.3雙原子分子的結構和性質347

8.7.4休克爾分子軌道理論（HMO理論）348

8.8分子光譜351

8.8.1分子內部運動與分子光譜351

8.8.2雙原子分子的轉動光譜351

8.8.3分子的振動光譜352

8.8.4分子的電子光譜353

本章基本要求353

習題354

附錄1中華人民共和國法定計量單位356

附錄2元素的相對原子質量表（1997年）358

附錄3基本物理常量360

附錄4某些物質的臨界參量361

附錄5某些氣體的摩爾等壓熱容與溫度的關係362

附錄6某些物質的標準摩爾生成焓、標準摩爾生成吉布斯函式、標準摩爾熵及摩爾等壓熱容363

附錄7某些有機化合物的標準摩爾燃燒焓366

附錄8某些物質的吉布斯自由能函式和焓函式367

習題答案369

參考文獻377

（註：目錄排版順序為從左列至右列）

教學資源

配套教材

該教材有配套教材——《物理化學輔導及習題解析》。

書名	書號	出版社	出版時間	作者
《物理化學輔導及習題解析》	978-7-122-20988-7	化學工業出版社	2014年10月	孟阿蘭、任志華、楊曉燕、鄭斌

課程資源

該教材提供電子版《物理化學課件》及《工科物理化學試題庫》。

教材特色

該教材對某些概念、定律和現象引用了新的觀點，並融入了物理化學理論與套用的成果；
該次修訂對章節安排做了調整；將第二版中第4章量子力學基礎和第5章結構化學基礎合併為第8章結構化學基礎；
該次修訂中一方面融入了主編者的教學經驗和教學實踐，同時仍保留了原書的風格與特點：內容符合工科（尤其是化工）各專業物理化學的教學基本要求。

作者簡介

王光信，青島科技大學教師。

孟阿蘭，女，碩士，青島科技大學教授，主講《物理化學》《有機電合成》等課程。

任志華，男，博士，青島科技大學副教授，主要研究方向為為新能源材料、材料物理化學、金屬表面處理。