化学基本原理

绪论1

第1章化学热力学基础生命运动中的能量代谢4

1?1热力学基本概念和术语4

1?1?1系统和环境4

1?1?2状态和状态函数5

1?1?3过程和途径6

1?1?4状态函数法7

1?2热力学第一定律7

1?2?1热力学第一定律的文字叙述7

1?2?2热力学（内）能8

1?2?3热和功 8

1?3恒容热、恒压热和焓12

1?３?1恒容热12

1?３?2恒压热13

1?3?3Qp与QV的关系13

1?3?4热力学标准状态14

1?3?5热容14

1?4标准生成焓和标准燃烧焓14

1?4?1热化学方程式14

1?4?2盖斯定律15

1?４?3标准摩尔生成焓15

1?4?4标准摩尔燃烧焓16

1?5生命运动中的能量代谢17

习题18

第2章化学反应的方向20

2?1过程的方向性20

2?1?1可能发生过程（自发过程）和可逆过程20

2?1?2热力学第二定律的表达形式22

2?2熵和熵增原理23

2?3熵变的计算24

2?3?1单纯p、V、T变化过程的熵变24

2?3?2理想气体恒温恒压混合过程的熵变——混合熵ΔminS26

2?3?3绝热过程的熵变ΔS27

2?3?4纯物质变化时的熵变27

2?4热力学第三定律29

2?4?1热力学第三定律29

2?4?2规定熵和标准熵29

2?4?3由标准摩尔熵计算化学反应的标准摩尔反应熵变29

2?5亥姆霍兹函数和吉布斯函数30

2?5?1亥姆霍兹函数30

2?5?2吉布斯函数31

2?6化学反应中的热力学函数变化32

2?6?1标准摩尔反应焓变ΔrH?m和标准摩尔反应熵变ΔrS?m32

2?6?2标准摩尔反应吉布斯函数变ΔrG?m33

2?7能量的有效利用33

习题34

第３章化学反应的限度——化学平衡36

3?1化学反应平衡的条件36

3?1?1化学反应的方向和限度36

3?1?2化学反应的标准摩尔吉布斯自由能［变］ 36

3?1?3化学反应的平衡条件37

3?2化学反应平衡常数37

3?2?1理想气体反应的定温方程37

3?2?2理想气体反应的标准平衡常数38

3?2?3化学反应标准平衡常数与温度的关系39

3?3标准摩尔生成吉布斯自由能40

3?3?1利用ΔrH?m和ΔrS?m计算ΔrG?m40

3?3?2利用标准摩尔生成吉布斯自由能ΔfG?m(B，T)计算ΔrG?m(T)41

3?4化学合成中的化学平衡42

3?4?1真实气体反应的平衡42

3?4?2液态混合物中反应的化学平衡44

3?4?3溶液中反应的化学平衡45

习题45

第4章化学中的均相体系——溶液生命中的水和电解质平衡48

4?1溶液的通性48

4?1?1溶液的分类48

4?1?2稀溶液的依数性48

4?2水溶液中的离子平衡53

4?2?1酸碱理论53

4?2?2酸碱溶液中氢离子浓度的计算55

4?2?3缓冲溶液59

4?3电解质溶液的导电62

4?3?1电解质溶液的导电机理和法拉第定律62

4?3?2离子的迁移数64

4?3?3电导、电导率和摩尔电导率66

4?3?4离子独立移动定律69

4?3?5电导率与摩尔电导率的应用70

4?4强电解质溶液70

4?4?1离子氛、活度和活度因子70

4?4?2离子强度和德拜?休克尔极限公式73

4?5生命中的水和电解质平衡75

4?5?1血液的pH值75

4?5?2体液中的一些离子平衡76

习题77

第5章多相体系现代分离技术简介79

5?1相律79

5?1?1基本概念79

5?1?2相律及热力学推导81

5?2单组分体系相图82

5?2?1单组分体系的相律82

5?2?2水的相图83

5?3二组分体系相图84

5?3?1二组分体系的相律84

5?3?2理想液态混合物84

5?3?3杠杆规则86

5?3?4蒸馏(或精馏)原理87

5?3?5非理想液态混合物88

5?3?6部分互溶的双液系90

5?3?7不互溶的双液系——水蒸气蒸馏91

5?3?8二组分固?液体系相图92

5?4难溶电解质的沉淀?溶解平衡97

5?4?1溶度积98

5?4?2溶度积规则98

5?4?3同离子效应和盐效应98

5?4?4分步沉淀和沉淀的转化99

5?5现代分离技术简介99

5?5?1固体膜分离技术简介99

5?5?2液膜及气膜分离技术101

5?5?3泡沫分离技术101

5?5?4超临界流体萃取102

5?5?5色谱分离技术103

5?5?6高梯度磁分离技术104

习题104

第６章化学动力学自由基理论简介107

6?1化学反应速率107

6?1?1化学动力学研究的内容107

6?1?2化学反应速率107

6?1?3反应速率方程108

6?2基元反应及质量作用定律110

6?2?1反应机理与基元反应110

6?2?2基元反应的质量作用定律110

6?3具有简单级数的化学反应110

6?3?1一级反应110

6?3?2二级反应111

6?3?3零级反应113

6?3?4n级反应114

6?4温度对速率的影响114

6?4?1范特霍夫规则115

6?4?2阿仑尼乌斯方程115

6?4?3指前因子k0115

6?4?4阿仑尼乌斯活化能116

6?5复合反应117

6?5?1平行反应117

6?5?2对行反应118

6?5?3连串反应119

6?5?4复合反应的反应速率方程的近似处理法120

6?5?5复合或复杂反应的表观活化能121

6?6催化作用122

6?6?1催化剂的定义122

6?6?2催化作用的分类122

6?6?3催化作用的基本特征122

6?6?4催化剂的类型与组成124

6?7影响多相反应速率的因素125

6?7?1影响多相反应速率的因素125

6?7?2多相催化反应的基本步骤125

6?8自由基理论简介126

6?8?1直链反应的特征126

6?8?2直链反应的速率方程127

6?8?3支链反应与爆炸界限127

习题128

第7章电化学现代分析技术中的电极传感器131

7?1原电池131

7?1?1电化学中的一些重要概念131

7?1?2原电池中的电极反应与电池反应131

7?1?3原电池的分类132

7?1?4原电池电动势132

7?1?5可逆电池133

7?1?6能斯特方程133

7?2电极电势134

7?2?1标准电极电势134

7?2?2电极反应的能斯特方程134

7?3电极的种类136

7?3?1金属?金属离子电极137

7?3?2铂?非金属?非金属离子电极137

7?３?3金属?金属微溶盐?微溶盐负离子电极137

7?3?4氧化还原电极138

7?3?5离子选择性电极138

7?3?6标准电池138

7?4电极电势的应用139

7?4?1测定反应的标准平衡常数139

7?4?2测定离子平均活度系数139

7?4?3测定溶液的pH值140

7?4?4测定难溶盐的溶度积140

7?4?5判断反应方向141

7?5可逆电池的热力学141

7?5?1热力学函数的计算141

7?5?2举例142

7?6现代分析技术中的电极传感器142

7?6?1传感器的定义和功能142

7?6?2化学传感器142

习题143

第8章表面化学纳米技术简介146

8?1表面张力146

8?1?1表面吉布斯自由能147

8?1?2影响表面张力的因素147

8?2润湿现象148

8?2?1润湿现象的类型148

8?2?2接触角与杨氏方程150

8?3表面张力对物质性质的影响150

8?3?1弯曲表面下的附加压力150

8?3?2弯曲表面上的蒸气压——开尔文公式153

8?3?3溶液的表面吸附——吉布斯吸附等温式156

8?4气体在固体表面的吸附157

8?4?1气体在固体表面吸附的本质157

8?4?2物理吸附和化学吸附157

8?4?3吸附等温线158

8?4?4吸附等温方程159

8?4?5固体吸附的应用161

8?5纳米技术简介161

8?5?1纳米材料162

8?5?2纳米技术的应用162

习题163

第９章胶体化学土壤污染与防治165

9?1胶体分散系统165

9?2胶体的制备及净化166

9?2?1胶体的制备166

9?2?2溶胶的净化167

9?3胶体的动力学性质167

9?3?1布朗运动168

9?3?2扩散169

9?3?3沉降与沉降平衡169

9?4胶体的光学性质170

9?4?1丁达尔效应170

9?4?2雷利公式171

9?4?3超显微镜与粒子大小的近似测定１７１

9?5胶体的电学性质172

9?5?1电动现象172

9?5?2扩散双电层理论173

9?6溶胶的胶团结构176

9?7胶体溶液的稳定性177

9?7?1胶体溶液的稳定性177

9?7?2溶胶稳定的DLVO理论177

9?7?3影响聚沉作用的因素178

9?8高分子溶液178

9?8?1高分子溶液的渗透压与唐南平衡179

9?8?2高分子溶液的黏度181

9?9土壤污染与防治182

9?9?1土壤的组成182

9?9?2土壤胶体的性质184

9?9?3土壤污染源和污染物185

9?9?4土壤的污染防治186

习题187

第10章元素化学功能新材料188

10?1金属元素188

10?1?1金属的分类188

10?1?2周期系中的金属元素189

10?1?3金属和合金材料194

10?2非金属元素196

10?2?1非金属单质196

10?2?2无机化合物198

10?3功能新材料简介201

10?3?1形态记忆合金201

10?3?2贮氢合金202

10?3?3半导体材料202

10?3?4超导材料202

10?3?5功能陶瓷203

习题204

参考文献２０６

本教材又名《新编物理化学》，以传统物理化学中的化学原理为主干，适当调整了知识体系结构，融合了现代化学新知识。本书共分10章，包括：化学热力学基础、化学反应的方向、化学平衡、溶液、相平衡、化学动力学、电化学、界面现象、胶体化学、元素化学等内容。在热力学部分，对绝热可逆体积功的计算、麦克斯韦方程式等内容不再讲解，而将化学热力学作为重点。另外，将稀溶液的依数性、水溶液中的离子平衡、电解质溶液等溶液化学的内容整合一章以增强系统性。同时，将难溶电解质的沉淀?溶解平衡的内容列入相平衡一章以完善多相平衡的理论体系。在化学动力学方面，本教材主要介绍基本原理与规律而尽量少涉及到某些特殊反应的动力学规律。每章的最后一节分别介绍和阐述了相关技术的最新发展。 本教材又名《新编物理化学》，以传统物理化学中的化学原理为主干，适当调整了知识体系结构，融合了现代化学新知识。本书共分10章，包括：化学热力学基础、化学反应的方向、化学平衡、溶液、相平衡、化学动力学、电化学、界面现象、胶体化学、元素化学等内容。在热力学部分，对绝热可逆体积功的计算、麦克斯韦方程式等内容不再讲解，而将化学热力学作为重点。另外，将稀溶液的依数性、水溶液中的离子平衡、电解质溶液等溶液化学的内容整合一章以增强系统性。同时，将难溶电解质的沉淀?溶解平衡的内容列入相平衡一章以完善多相平衡的理论体系。在化学动力学方面，本教材主要介绍基本原理与规律而尽量少涉及到某些特殊反应的动力学规律。每章的最后一节分别介绍和阐述了相关技术的最新发展。 　　本教材可作为高等学校相关专业的化学教材或教学参考书。