物理化學(下)（簡體書）

《高等學校教材：物理化學（下冊）》是根據國家教育部關於高等學校教學精品課課程建設工作精神和工科物理化學教學的基本要求而編寫的一部面向21世紀課程教材。全書使用國內物理化學常用教材的基本框架，重點闡述了物理化學的基本概念和基本理論。對各章節的重點及難點內容，盡可能寫得通俗易懂，但又不失嚴謹性。本著與時俱進的精神，書中也介紹了一些新的內容於相關的章節之中，希望能拓寬教材的深度和廣度。各章內都有例題，章末有思考題和習題，以便於讀者自學與練習，提高解題能力，鞏固所學知識。
全書共分十一章，內容包括：氣體的性質、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、電化學、統計熱力學基儲界面現象、化學動力學、膠體化學。本書配有學習與解題指導書和電子教案。
《高等學校教材：物理化學（下冊）》根據不同章節的組合與取捨，可作為化學、化工、環境、生物、輕工、材料、紡織等專業不同（80～110）學時本科生的物理化學教材，也可供其他相關專業讀者參考。

《高等學校教材:物理化學(下冊)》使用國內物理化學常用教材的基本框架，重點闡述了物理化學的基本概念和基本理論。對各章節的重點及難點內容，盡可能寫得通俗易懂，但又不失嚴謹性。本著與時俱進的精神，書中也介紹了一些新的內容于相關的章節之中，希望能拓寬教材的深度和廣度。各章內都有例題，章末有思考題和習題，以便于讀者自學與練習，提高解題能力，鞏固所學知識。

第7章電化學
7.1電化學中的基本概念及法拉第定律
7.1.1原電池和電解池
7.1.2法拉第定律
7.2離子的電遷移和遷移數
7.2.1離子的電遷移
7.2.2離子的遷移數
7.2.3離子遷移數的測定
7.3電解質溶液的電導
7.3.1電導、電導率、摩爾電導率
7.3.2電導的測定
7.3.3電導率和摩爾電導率與濃度的關係
7.3.4離子獨立運動定律和離子的摩爾電導率
7.3.5電導測定的應用
7.4電解質的活度和活度因子
7.4.1電解質的平均離子活度和平均離子活度因子
7.4.2離子強度
7.4.3德拜?休克爾（Debye?Hückel）電解質溶液理論及其極限公式
7.5電化學過程方向判據及其應用
7.5.1電化學過程方向判據
7.5.2判據的應用
7.6可逆電池及電池電動勢的測定
7.6.1可逆電池
7.6.2標準電池
7.6.3電池電動勢的測定
7.7可逆電池的熱力學
7.7.1用可逆電池的數據計算反應的熱力學函數
7.7.2化學能轉化為電能的效率問題
7.7.3電池可逆放電時的反應熱
7.7.4能斯特方程
7.8電動勢的組成及電極電勢
7.8.1電池電動勢的組成
7.8.2電化學勢概念簡介
7.8.3電極與其電極液之間的電勢差
7.8.4液體接界電勢及其消除
7.8.5電極電勢
7.8.6電池電動勢的計算
7.9電極的種類
7.9.1第一類電極
7.9.2第二類電極
7.9.3第三類電極
7.9.4離子選擇性電極
7.10原電池的設計及其應用
7.10.1將氧化還原反應設計成電池
7.10.2將中和反應設計成電池
7.10.3將沉澱反應設計成電池
7.10.4將擴散過程設計成電池——濃差電池
7.10.5化學電源
7.11分解電壓
7.11.1分解電壓與理論分解電壓
7.11.2實際分解電壓與析出電勢
7.12極化作用
7.12.1極化現象
7.12.2極化曲線的測定
7.12.3電解池與原電池極化的區別
7.13電解時電極上的競爭反應
本章要求
思考題
習題

第8章統計熱力學基礎
8.1概論
8.1.1統計熱力學的研究內容和方法
8.1.2統計系統的分類
8.1.3統計熱力學的基本原理
8.1.4統計方法的分類
8.2微觀粒子的運動形式、能級、量子態與簡並度
8.2.1微觀粒子的運動形式
8.2.2運動自由度
8.2.3分子的平動能級
8.2.4雙原子分子的轉動能級
8.2.5雙原子分子的振動能級
8.2.6電子運動與核運動的能級
8.3最概然分佈
8.3.1微觀粒子的分佈
8.3.2最概然分佈
8.4能級分佈的微態數
8.4.1定域子系統能級分佈的微態數
8.4.2離域子系統能級分佈的微態數
8.5玻爾茲曼統計
8.5.1經典玻爾茲曼統計
8.5.2按量子力學修正了的玻爾茲曼統計
8.5.3Bose?Einstein統計
8.5.4Fermi?Dirac統計
8.5.5幾種統計方法的比較
8.6粒子配分函數的定義、性質及與熱力學函數的關係
8.6.1粒子配分函數的定義
8.6.2配分函數與熱力學函數的關係
8.6.3配分函數的析因子性質
8.6.4能量零點的選擇對配分函數的影響
8.6.5能量零點的選擇對熱力學函數的影響
8.7粒子配分函數的計算
8.7.1平動配分函數的計算
8.7.2轉動配分函數的計算
8.7.3振動配分函數的計算
8.7.4電子運動與核運動配分函數的計算
8.8統計熱力學在理想氣體中的應用
8.8.1理想氣體熱力學函數的計算
8.8.2理想氣體反應的標準平衡常數
8.9熱力學定律的統計力學解釋
8.9.1熱力學第一定律
8.9.2熱力學第二定律
8.9.3熱力學第三定律
本章要求
思考題
習題

第9章界面現象
9.1界面現象的本質
9.1.1界（表）面張力
9.1.2關於界面的描述
9.1.3多組分、多界面系統的熱力學基本方程
9.1.4界面張力及其影響因素
9.2氣?液界面現象
9.2.1彎曲液面的附加壓力
9.2.2彎曲液面的蒸氣壓
9.2.3亞穩狀態
9.2.4溶液表面的吸附
9.2.5表面活性劑及其性質
9.3氣?固界面現象
9.3.1氣?固界面上的吸附
9.3.2氣?固吸附理論
9.4液?固界面現象
9.4.1潤濕現象
9.4.2接觸角與楊氏方程
9.4.3接觸角與沾濕、浸濕和鋪展的關係
9.4.4毛細現象
9.4.5固體自溶液中的吸附
9.5液?液界面現象
9.5.1液?液界面的鋪展
9.5.2液?液界面張力
9.5.3不溶性單分子表面膜
本章要求
思考題
習題

第10章化學動力學
10.1化學反應速率的表示和速率方程
10.1.1反應速率的定義
10.1.2反應速率的測定
10.1.3速率方程
10.1.4非基元反應，基元反應，基元反應分子數
10.1.5基元反應的速率方程——質量作用定律
10.1.6總包反應的速率方程
10.1.7反應級數和速率常數
10.2速率方程的積分式
10.2.1一級反應
10.2.2二級反應
10.2.3零級反應
10.2.4n級反應
10.2.5簡單級數反應動力學特徵小結
10.3速率方程的確定
10.3.1嘗試法
10.3.2半衰期法
10.3.3初速率法
10.3.4隔離法
10.4溫度對反應速率的影響
10.4.1阿倫尼烏斯（Arrhenius）方程
10.4.2阿倫尼烏斯（Arrhenius）活化能
10.4.3活化能與反應熱的關係
10.4.4理想氣體反應時兩種速率常數對應的活化能間的關係*
10.5典型的複合反應
10.5.1對行反應
10.5.2平行反應
10.5.3連串反應
10.6複合反應速率的近似處理方法
10.6.1速控步驟近似法
10.6.2穩態近似法
10.6.3平衡態近似法
10.6.4複合反應的活化能
10.7鏈反應
10.7.1鏈反應的特徵
10.7.2直鏈反應的機理及速率方程
10.7.3支鏈反應與爆炸
10.8氣體反應的碰撞理論
10.8.1氣體反應的碰撞理論
10.8.2阿倫尼烏斯活化能（實驗活化能）與臨界能的關係
10.8.3碰撞理論導出的阿倫尼烏斯公式指前因子
10.8.4簡單碰撞理論的校正
10.9過渡態理論
10.9.1勢能面
10.9.2由過渡態理論計算反應速率常數——艾琳方程
10.9.3艾琳方程的熱力學表示形式
10.9.4過渡態理論導出的阿倫尼烏斯活化能和指前因子
10.10溶液中的反應
10.10.1籠效應
10.10.2原鹽效應——離子強度的影響
10.11光化學反應
10.11.1光化學反應的初級過程、次級過程
10.11.2光化學反應的基本定律
10.11.3量子效率和量子產率
10.11.4光化學反應動力學
10.11.5溫度對光化學反應速率的影響
10.11.6光化學平衡
10.11.7化學發光*
10.11.8激光化學簡述*
10.12催化作用
10.12.1催化劑和催化作用
10.12.2催化反應的一般機理和催化反應活化能
10.12.3催化劑的基本特徵
10.13均相催化反應
10.13.1酸堿催化
10.13.2配位催化
10.13.3酶催化反應
10.14多相催化反應
10.14.1固體催化劑表面上的吸附
10.14.2表面反應控制的氣?固相反應動力學
10.14.3氣?固催化反應的表觀活化能
10.15分子反應動態學簡介*
本章要求
思考題
習題

第11章膠體化學
11.1分散系統及膠體系統概述
11.1.1分散系統的定義及分類
11.1.2膠體系統的分類
11.1.3溶膠系統的特點
11.2溶膠的製備及淨化
11.2.1製備溶膠的一般條件
11.2.2製備溶膠的方法
11.2.3溶膠的淨化
11.3溶膠的動力性質
11.3.1布朗運動
11.3.2擴散
11.3.3沉降與沉降平衡
11.4溶膠的光學性質
11.4.1丁鐸爾（Tyndall）效應
11.4.2雷利（Rayleigh）公式
11.4.3溶膠的顏色
11.4.4超顯微鏡與粒子形狀、大小的測定
11.5溶膠的電學性質和膠團結構
11.5.1溶膠粒子表面電荷的來源
11.5.2電動現象
11.5.3溶膠雙電層結構模型與ζ電勢
11.5.4膠團結構
11.6溶膠的穩定與聚沉
11.6.1溶膠穩定性理論——DLVO理論
11.6.2溶膠的聚沉
11.7高分子溶液與唐南平衡
11.7.1高分子溶液的滲透壓
11.7.2唐南平衡
11.8乳狀液、微乳液
11.8.1乳狀液的定義及分類
11.8.2乳化劑和乳狀液的穩定性
11.8.3乳狀液的破壞
11.8.4微乳液
11.9凝膠
11.9.1凝膠及其通性
11.9.2凝膠的分類
11.9.3凝膠的形成
11.9.4凝膠的性質
本章要求
思考題
習題
參考文獻

8.1概論
8.1.1統計熱力學的研究內容和方法
①何謂統計熱力學？以較簡潔的方法將系統的微觀性質與宏觀性質聯系起來，用分子的微觀性質與分子間的相互作用表示出系統的熱力學函數、函數間的關系及熱力學性質。這樣得到的理論系統，稱為統計熱力學。
②統計熱力學的研究對象：研究對象與熱力學一致。研究含有大量粒子的平衡系統。
③熱力學與統計熱力學在研究方法上的區別：熱力學屬于宏觀理論，是由熱力學兩個經驗定律為基礎，研究平衡的宏觀系統各性質之間的相互關系。能預測過程能否進行的方向和限度。具有高度的可靠性和普遍性。由于熱力學不研究系統的微觀性質，所以不能給出微觀性質與宏觀性質之間的聯系。統計熱力學的研究方法是微觀的方法，從系統所含粒子的微觀性質（如速度、動量、位置、轉動、振動等）出發，以粒子運動時普遍遵循的力學規律為基礎，用統計的方法，從大量微觀粒子的集合體中，找出單個粒子所沒有的統計規律性，直接推求大量粒子運動的統計平均結果，以得出平衡系統各種宏觀性質（如壓力、熱容、熵等熱力學函數）的具體數值。統計熱力學把系統的微觀性質和宏觀性質聯系起來了。對簡單分子構成的系統，使用統計熱力學的方法進行運算，其結果是令人滿意的。但對復雜分子構成的系統或凝聚系統，應用統計熱力學的結果還存在著很大的困難。
熱力學和統計熱力學從兩個不同的方向研究大量粒子運動的規律，彼此聯系，互為補充。
8.1.2統計系統的分類
本章把構成系統的氣體、液體或固體的分子、原子或離子統稱為粒子，或簡稱為子。為了研究的方便，可以從不同的角度將統計熱力學研究的系統加以分類。
①依據粒子能否分辨，系統分為定位系統和非定位系統。
定位系統：有固定位置，粒子可區分。也稱為定域子系統。如晶體。
非定位系統：粒子處于混亂狀態，不可分辨。也稱為離域子系統。如氣體、液體。
②依據粒子間有無相互作用，系統分為獨立子系統和相依子系統。
獨立子系統：粒子間無作用力或作用力可忽略。如理想氣體。系統的總能量是組成該系統的各個粒子的能量之和。
相依子系統：粒子間作用力不可忽略。如液體、真實氣體。系統的總能量除了包括該系統的各個粒子的能量之和，還包括粒子間相互作用的勢能Up。勢能Up與各個粒子在空間的位置有關。
由于要考慮粒子間相互作用的勢能，相依子系統相較獨立子系統在理論處理上要復雜得多，故本章只討論獨立子系統。