物理化學（簡體書）

《物理化學》是按照教育部高等學校化學類專業教學指導委員會制定的化學、應化及相關專業如生物、材料、環境等化學理論課程的教學內容，結合多年的教學改革實踐編寫的。內容以四篇展開：平衡篇、速率篇、專題篇（電解質溶液、電池與電極反應、介面化學、膠體與大分子溶液）、統計篇，文後有附錄和參考文獻可供查閱。
《物理化學》在內容體系、結構設計、講練結合等方面，注重實用性、啟發性和可讀性，利於讀、教、學、思、創。版式新穎，給讀者留下提出疑問、深思、創作的空間。內容編排上注重講授知識的同時，融入國學、哲學、社會學、創造學等思想；理解科學知識的同時，塑造正確的三觀、構建健康的心理，起到了“傳承文明、開拓創新、塑造靈魂”的作用。
《物理化學》可作為綜合類、師範類高校化學、應化及近化學專業本專科學生的教材，也可作為物理化學教師教學改革的參考書，還可作為從自然科學理性認識社會科學與哲學的參考教材。

孫玉希，綿陽師範學院化學化工學院，教務處副處長，教授，主要教學經歷

1997年~至今一直從事《物理化學》和《物理化學實驗》教學；

另外部分從事材料學、光譜學方面的課程教學，如《熒光衍射技術與應用》、《單晶衍射技術與實踐》、《晶體結構分析》、《複合材料》、《文獻檢索與論文寫作》等課程的教學工作。

主要教學、科學研究、實踐經歷

1997年-2011年工作於曲阜師範大學化學與化工學院，從事《物理化學》等課程的教學工作以及金屬有機功能材料的研究工作，榮獲**園丁、**教師、先進個人等榮譽；

2001年-2004年學習於曲阜師範大學化學與化工學院物理化學專業，獲理學碩士學位，從事生物熱動力學研究；

2007年-2010年學習於南京理工大學材料科學工程專業，獲工學博士學位，從事有機功能材料研究；

2011年-2012年博士後工作於南京理工大學化學工程與技術專業，從事有機材料功能化研究；

2011年-至今工作於綿陽師範學院化學與化學工程學院從事《物理化學》等課程的教學工作以及光致功能材料研究工作。

營養學博士、心理生活指導員、健康運動指導員。

就讀於青葉學園短期大學食物營養學專業、日本女子大學食物學專業、東京農業大學營養學專業、美國佐治亞州立大學營養學專業、茨城基督教大學研究生院、帝京平成大學研究生院。擔任過埃默里大學講師以及中部學院大學講師。

1982年，首次在日本營養學領域提倡“飲食搭配”。擔任過報紙以及雜誌的撰稿以及電視評論家等多領域工作。

在實現偉大中國夢的當代中國，國家要富強、民族要振興、人民要幸福，對當今中國教育提出了更高的育人要求，教育教學改革在探索中闊步前行！

“十年樹木，百年樹人”“教師是人類靈魂的工程師”，道出了教師在人類文明中的作用。教師工作的核心內容為“傳承文明、開拓創新、塑造靈魂”。靈魂的塑造依託於具有“人類知識”和“創新思維”的教材以及具體實施教學工作的教師。

教材作為教學實施的資料之一，在整個教學實踐過程中處於重要的基礎性地位，故教材內容改革是教學改革的先導。傳統教材多偏重於知識的載入與整編，這有利於人類文明的傳承。然而在創新思維的培養方面，大部分教材忽視創新思維的融入。這種基礎性教材的現狀必然導致師生們只偏重知識學習而忽視創新思維，不利於自主創新人才的培養、社會的長足發展和人類靈魂的塑造。

本教材內容的編寫按照大學本專科化學、應化及近化學專業物理化學知識體系的內容要求，同時，力爭教材內容帶給學生學以致用的實踐感和發散思維的創新性。思考性內容更側重於生活體驗性、更側重於物理化學思想給讀者的生活啟發，有很強的探索性和開放性，帶給師生批判與思辨，利於讀者更理性地認清方向，形成正確的世界觀、人生觀、價值觀，達到在物理化學知識學習的同時塑造健康心理。

本教材版式獨特，採用“邊講邊練”模式，理論知識與例題、習題、思考題緊密相關，既便於物理化學知識結構的邏輯性、完整性，又有利於針對相關知識的思考、複習、掌握和運用。同時給讀者留出施展個人“創作”的空間，希望邊學習邊“創作”，達到學以致用的目的。

本書共16章，其中孫玉希撰寫第0~7章，宋若靜撰寫第8、9章及附錄，劉勇撰寫第10、11章，何黎明撰寫第12、13章，張運菊撰寫第14、15章；全書由宋若靜統稿，孫玉希審稿、定稿。

非常感謝四川省教育廳和綿陽師範學院教學改革項目的經費支持；同時，向許多教學老前輩、同事們對我們長期教學和科研實踐的熱情幫助、支持與鼓勵，在此表示誠摯的感謝；向《物理化學》教學同行們以及本教材參考資料的著作者們表示誠摯地謝意；向參與本教學實踐並提出寶貴意見的歷屆學子們表示感謝；特別鳴謝曲阜師範大學陳英俊教授、研究生張璟為本教材提供插圖作品。

限於編者水平，書中不當之處在所難免，懇請同行專家及讀者們批評指正。

 

孫玉希

2015年8月於綿陽

第0章引言1
0．1人類實踐與物理化學1
0．2物理化學任務及趨勢3
0．3物理化學的主要內容5
0．4物理化學的學習方法7
平衡篇
第1章基本概念和基本技術10
1．1基本概念10
1．2基本技術16
第2章氣體24
2．1氣體分子運動25
2．2理想氣體27
2．3實際氣體30
第3章熱力學第一定律38
3．1熱力學第一定律38
3．2體積功與過程41
3．3熱與過程44
3．4理想氣體的ΔU與ΔH49
3．5實際氣體的節流過程54
3．6相變過程的功和熱57
3．7熱化學61
3．8ΔrHm與溫度的關係65
3．9熱效應數據的來源67
3．10熱力學函數的推導與變換70
第4章熱力學第二定律73
4．1自發過程及其特徵73
4．2熱力學第二定律的語言表述75
4．3卡諾循環76
4．4可逆過程與熵79
4．5卡諾定理81
4．6不可逆過程與克勞修斯不等式83
4．7熵增加原理與熵的本質85
4．8熱力學第三定律87
4．9熵變的計算90
4．10亥姆霍茲函數95
4．11吉布斯函數97
4．12變化過程方向判據條件106
4．13熱力學函數的關係及變換108
第5章多組分均相體系115
5．1多組分體系組成的表示方法116
5．2偏摩爾量118
5．3化學勢123
5．4拉烏爾定律和亨利定律127
5．5氣態混合物129
5．6理想液態混合物135
5．7理想稀溶液139
5．8稀溶液的依數性143
5．9非理想溶液149
5．10溶液組分氣壓與組成的關係151
第6章相平衡154
6．1相平衡術語154
6．2相律157
6．3單組分體系160
6．4完全互溶雙液系168
6．5部分互溶雙液系177
6．6互不相溶雙液系178
6．7二組分固液體系180
6．8三組分體系192
6．9高級相變197
第7章化學平衡200
7．1化學反應的平衡條件201
7．2化學反應等溫式203
7．3氣相反應的平衡常數205
7．4液相反應的平衡常數209
7．5復相反應的平衡常數211
7．6同時平衡213
7．7溫度對化學平衡的影響215
7．8壓力對化學平衡的影響218
7．9惰性氣體對化學平衡的影響219
速率篇
第8章宏觀反應動力學222
8．1動力學的基本概念223
8．2簡單級數反應230
8．3反應級數的確定238
8．4典型的複合反應243
8．5溫度對反應速率的影響255
8．6動力學數據採集262
第9章微觀反應動力學267
9．1簡單碰撞理論267
9．2過渡態理論275
9．3微觀反應動力學的測試技術285
9．4溶液中的反應287
9．5光化學反應292
9．6催化反應305
專題篇
第10章電解質溶液324
10．1平均活度及電解質溶液理論325
10．2電化學池及法拉第電解定律330
10．3離子的電遷移與遷移數332
10．4電導、電導率和摩爾電導率336
第11章電池與電極反應344
11．1電動勢產生的機理346
11．2可逆電池和可逆電極347
11．3可逆電池的熱力學353
11．4電池電動勢和電極電勢358
11．5電動勢的測定及其應用363
11．6電解與極化作用366
11．7電化學腐蝕與防腐374
11．8化學電源376
第12章界面化學381
12．1表面吉布斯自由能與表面張力381
12．2純液體的表面現象386
12．3溶液的表面吸附391
12．4固體表面的吸附398
12．5納米材料401
第13章膠體與大分子溶液404
13．1分散體系的分類404
13．2膠體的光學性質405
13．3膠體的動力學性質407
13．4膠體的電學性質409
13．5溶膠的穩定和聚沉412
13．6溶膠的製備和淨化415
13．7大分子溶液417
統計篇
第14章熱力學統計基礎421
14．1引言421
14．2玻爾茲曼分佈定律423
14．3粒子的配分函數428
14．4獨立粒子體系熱力學函數428
14．5分子的配分函數434
14．6統計熱力學對理想氣體的應用443
第15章量子統計基礎449
15．1量子統計基本原理449
15．2量子統計的計算方法458
15．3其他的量子統計方法及其應用465
附錄469
附錄Ⅰ常用的數學公式469
附錄Ⅱ常見物質的熱力學數據470
附錄Ⅲ常見物理常數及轉換係數487
參考文獻489