物理化学(第2版)
作者: 范康年主编
出版时间:2005-06-17
出版社:高等教育出版社
- 高等教育出版社
- 9787040167672
- 2
- 185952
- 44210974-0
- 平装
- 16开
- 2005-06-17
- 800
- 981
- 理学
- 化学
- O64
- 化学类
- 本科
本书是教育部“高等教育面向21世纪内容和课程体系改革计划”的研究成果,是面向21世纪课程教材和普通高等教育“十五”国家级规划教材。本次修订在第一版基础上对教材框架进行了重新构造,从微观结构内容着手展开,在此基础上讨论平衡体系热力学和反应体系的动力学等性质,使微观理论成为学习和理解物理化学原理的基础,赋予教学内容以更深内涵。在具体内容上推陈出新,突出基础理论和实际应用相结合的原则。
全书分三大部分共二十五章,第一部分介绍微观结构共九章,主要内容为原子、分子和晶体结构以及微观结构的测定原理;第二部分介绍平衡体系的性质共八章,主要包括统计力学和热力学;第三部分共八章,主要是动力学和电化学。为了便于读者巩固所学知识和提高解题能力,各章还给出许多例题和练习题。全书采用了国际单位制(SI)单位为基础的法定计量单位。
本书可作为理科化学类各专业物理化学课程教材,也可供高等师范院校和工科院校有关专业参考使用。
第一章 量子力学基础
§1-1 量子论的诞生
(一)旧量子论
(二)波粒二象性
(三)不确定关系
§1-2 实物粒子运动状态———波函数
(一)波函数及其性质
(二)态叠加原理及其应用
§1-3 波函数的求解
(一)算符理论初步
(二)量子力学的基本假定
(三)微观粒子的运动规律———薛定谔方程
§1-4 简单体系
(一)势箱中的粒子
(二)简谐振子
(三)刚性转子
习题
附录Ⅰ 线性谐振子方程的解
附录Ⅱ 刚性转子方程(即角动量本征方程)的解
第二章 原子结构和原子光谱
§2-1 单电子原子的薛定谔方程及其解
(一)方程的建立
(二)方程的一般解
(三)解的讨论
(四)轨道的空间分布
§2-2 多电子原子的薛定谔方程及其解
(一)多电子原子的薛定谔方程及原子单位
(二)单电子独立模型与轨道近似
(三)中心力场近似
(四)屏蔽模型
(五)自洽场方法
§2-3 电子自旋和核外电子排布规则
(一)电子自旋
(二)全同粒子和保里原理
(三)核外电子排布规则
§2-4 原子状态和原子光谱项
(一)多电子原子状态
(二)原子光谱项
(三)原子光谱
习题
附录 R(r)方程的解
第三章 共价键理论和双原子分子结构
§3-1 价键理论
(一)价键理论对H2分子的处理
(二)解的讨论
(三)价键理论的要点和应用
(四)杂化轨道理论
§3-2 分子轨道理论
(一)分子轨道理论对H+2的处理
(二)解的讨论
(三)分子轨道理论的要点
(四)分子轨道理论和价键理论的比较
§3-3 双原子分子结构
(一)分子轨道的符号和能级
(二)同核双原子分子结构
(三)异核双原子分子结构
(四)双原子分子光谱项
习题
第四章 分子对称性和点群
§4-1 对称元素和对称操作
(一)对称元素和对称操作的种类
(二)对称操作的乘法表
(三)对称操作组合的若干规则
§4-2 分子点群
(一)群的基础知识
(二)分子点群及分类
(三)分子所属点群的判断方法
(四)分子的对称性和物理性质
§4-3 群表示理论
(一)对称操作的矩阵表示
(二)表示和特征标
(三)不可约表示的性质
§4-4 群论在化学中的应用
(一)能量本征函数是不可约表示的基
(二)对称性匹配群轨道
(三)投影算符及其应用
(四)直积和非零矩阵元的检验
习题
第五章 多原子分子结构
§5-1 饱和多原子分子结构
(一)离域分子轨道
(二)定域轨道理论
(三)离域轨道和定域轨道关系
§5-2 共轭分子结构
(一)休克尔分子轨道法
(二)HMO应用实例
(三)共轭直链多烯和共轭环多烯
(四)杂化原子和无机共轭分子
(五)共轭大π键的类型
§5-3 缺电子分子和原子簇结构
(一)缺电子分子和多中心键
(二)原子簇化合物及其分类
(三)硼烷(碳硼烷)的结构规则
(四)多面体碳原子簇结构规则
(五)过渡金属原子簇化合物结构规则
§5-4 配位化合物结构
(一)晶体场理论
(二)分子轨道理论
(三)σπ配键与有关的配位化合物
§5-5 量子化学计算方法和分子性质的计算
(一)Abinitio方法
(二)DFT方法
(三)分子性质的计算
习题
第六章 分子间相互作用
§6-1 分子间作用力
(一)静电力
(二)诱导力
(三)色散力
(四)分子间作用能
(五)分子间势能函数与范德华半径
§6-2 气体中的分子间相互作用
(一)实际气体和范德华方程
(二)临界点和超临界现象
(三)对比态原理
§6-3 液体中的分子间相互作用
(一)液体结构特征和径向分布函数J(R)
(二)J(R)的测定和计算
(三)氢键和疏水作用
§6-4 超分子结构化学及分子组装
(一)形成稳定超分子的因素
(二)分子识别和超分子自组装
习题
第七章 固态
§7-1 晶体结构周期性
(一)周期性和点阵
(二)点阵单位和晶胞
(三)晶面表示方法
§7-2 晶体结构对称性
(一)晶体中的对称元素
(二)晶系和14种空间点阵
(三)晶体的宏观对称性和32点群
(四)晶体的微观对称性和230空间群
§7-3 金属晶体
(一)三种典型金属单质结构
(二)金属原子半径
(三)合金结构
(四)能带理论
§7-4 离子晶体
(一)几种典型的离子晶体结构
(二)点阵能
(三)离子半径和离子极化
(四)泡林规则和复杂离子化合物结构
§7-5 共价晶体和其他键型晶体
(一)共价晶体———金刚石
(二)混合键型晶体———石墨
(三)氢键型晶体———冰
(四)分子晶体———干冰
§7-6 实际固体
(一)晶体缺陷
(二)非晶态
习题
第八章 微观结构测定的基本原理(1)———分子光谱
§8-1 概论
§8-2 转动光谱
(一)刚性转子模型
(二)非刚性转子模型
(三)多原子分子转动光谱
§8-3 振动光谱
(一)谐振子模型
(二)非谐振子模型
(三)振动光谱的精细结构(振转光谱)
(四)多原子分子振动模式
§8-4 电子光谱
(一)电子能级和电子光谱选律
(二)电子光谱的精细结构(电子振动光谱)
(三)富兰克康登原理
(四)多原子分子电子光谱
§8-5 拉曼光谱
(一)拉曼散射和拉曼光谱选律
(二)转动和振动拉曼光谱
习题
第九章 微观结构测定的基本原理(2)———磁共振及其他
§9-1 核磁共振
(一)核磁矩及与外磁场的相互作用
(二)核磁共振现象
(三)化学位移
(四)核的自旋自旋耦合
§9-2 顺磁共振
(一)分子的磁性及与外磁场的相互作用
(二)顺磁共振现象
(三)g因子和超精细结构
§9-3 电子能谱
(一)电子能谱概述
(二)紫外光电子能谱
(三)X射线光电子能谱
(四)俄歇电子能谱
§9-4 X射线衍射
(一)晶体对X射线的衍射
(二)衍射方向
(三)衍射强度
(四)X射线的衍射谱
§9-5电子和中子衍射
(一)电子衍射
(二)电子衍射测定气体分子的几何结构
(三)低能电子衍射在表面分析中的应用
(四)中子衍射
习题
第十章 统计热力学基础
§10-1 基本概念
(一)概率
(二)宏观态和微观态
(三)热力学概率和熵
(四)量子态能级和简并度
§10-2 麦克斯韦玻耳兹曼统计
(一)麦克斯韦玻耳兹曼统计法
(二)麦克斯韦玻耳兹曼分布定律
§10-3分子配分函数
(一)配分函数的物理意义
(二)分子配分函数与内能
§10-4 正则系综及配分函数
(一)系综的概念
(二)正则分布与分子配分函数
(三)独立等同可辨和不可辨粒子体系
§10-5 配分函数的计算
(一)平动配分函数
(二)转动配分函数
(三)振动配分函数
(四)电子配分函数
(五)核配分函数
(六)粒子的全配分函数
§10-6 量子统计
(一)玻色爱因斯坦统计法
(二)费米狄拉克统计法
(三)金属中自由电子的热容
习题
第十一章 热力学第一定律和热化学
§11-1 热力学第一定律
(一)热力学常用的一些基本概念
(二)热力学第一定律的表述
(三)内能U的概念
(四)功W和热量Q
(五)热力学第一定律的统计解释
(六)功的计算和可逆过程
§11-2 焓和热容
(一)焓的概念
(二)热容的概念
(三)理想气体的热容
(四)气体热容与温度的关系
(五)等压热容和等容热容的关系
§11-3 理想气体的热力学过程
(一)焦耳实验
(二)绝热过程
(三)理想气体的卡诺循环
§11-4 焦耳汤姆逊效应
(一)焦耳汤姆逊实验
(二)焦耳汤姆逊系数
§11-5 化学反应的热效应
(一)热化学方程式和标准态
(二)反应进度
(三)恒压反应热和恒容反应热及其相互关系
(四)盖斯定律
(五)反应焓变与温度的关系
§11-6 几种重要的焓变计算
(一)燃烧焓
(二)生成焓
(三)溶解焓和稀释焓
(四)从键焓估算反应焓变和生成焓
习题
第十二章 热力学第二定律和热力学第三定律
§12-1 热力学第二定律的引出
(一)热力学第二定律解决什么问题
(二)自然过程的共同特点
§12-2 过程方向性的判据———熵函数
(一)熵的引出
(二)克劳修斯不等式和熵增加原理
(三)熵和热力学第二定律的统计解释
§12-3 热力学第三定律
(一)热力学第三定律的引出及表述
(二)热力学第三定律的实验验证
(三)热力学第三定律的统计解释
§12-4 熵变的计算
(一)恒温过程的熵变
(二)变温过程的熵变
(三)相变过程的熵变
(四)标准熵的计算
(五)化学反应的熵变
§12-5 吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能
(一)亥姆霍兹自由能及等温等容过程方向的判断
(二)吉布斯自由能及等温等压过程方向的判断
(三)吉布斯和亥姆霍兹自由能的统计热力学计算
(四)吉布斯自由能的计算
§12-6 热力学函数间的关系及其应用
(一)热力学的四个基本关系式
(二)麦克斯韦关系式
(三)麦克斯韦关系式的应用
(四)在纯物质两相平衡的应用
§12-7 化学势
(一)化学势概念的引出
(二)化学势与温度和压力的关系
(三)化学势在相变和化学反应中的应用
(四)气体化学势
习题
第十三章 溶液体系热力学
§13-1 偏摩尔量
(一)偏摩尔量定义
(二)偏摩尔量的基本公式
§13-2 理想溶液及其性质
(一)理想溶液的经验定义和分子图像
(二)理想溶液的热力学定义
(三)理想溶液的性质
§13-3 稀溶液及其性质
(一)稀溶液的经验定义和分子图像
(二)稀溶液的热力学定义
(三)稀溶液的依数性
§13-4 实际溶液和活度
(一)实际溶液及其化学势表达式
(二)活度的测定
(三)超额函数
习题
第十四章 化学平衡体系热力学
§14-1 化学反应的自由能降低原理
§14-2 化学反应等温式和平衡常数
(一)均相化学反应
(二)非均相化学反应
§14-3 反应平衡常数的计算和测定方法
(一)平衡常数的表达方式
(二)平衡常数的测定和计算
(三)平衡转化率和平衡组成计算
§14-4 理想气体反应平衡常数的统计热力学计算
(一)能量零点的选择
(二)自由能函数的计算和应用举例
(三)从配分函数直接计算平衡常数
§14-5 平衡常数与温度和压力的关系
(一)平衡常数与温度的关系
(二)平衡常数与压力的关系
§14-6 气相反应条件分析
(一)常压气相反应
(二)高压气相反应
§14-7 液相反应和复杂反应条件分析
(一)液相反应
(二)复杂反应
习题
第十五章 相平衡体系热力学
§15-1 相律
(一)相、组分数和自由度
(二)相律的推导
§15-2 单组分体系的相图
(一)单组分体系相图的理论基础
(二)相图实例
(三)升华操作原理和水杨酸的升华提纯
(四)二级相变
§15-3 二组分液固体系
(一)液固体系相图
(二)杠杆规则及其应用
(三)溶解度曲线的计算
(四)生成稳定和不稳定化合物的液固体系
(五)生成完全互溶的固溶体的液固体系
(六)生成部分互溶的固溶体的液固体系
§15-4 二组分气液体系
(一)理想溶液的气液体系
(二)完全互溶的实际溶液的气液平衡
(三)蒸馏(或精馏)原理
§15-5 二组分液液体系
(一)部分互溶体系
(二)完全不互溶体系
§15-6 三组分体系
(一)部分互溶的三液体系
(二)固固液盐水体系
习题
第十六章 界面现象和胶体分散体系
§16-1 表面自由能和表面张力
(一)表面自由能及其定义
(二)表面张力
§16-2 弯曲液体的表面现象
(一)弯曲液面的附加压力
(二)附加压力与曲面的曲率半径和表面张力的关系
(三)表面曲率与液体蒸气压的关系
§16-3 润湿和铺展
(一)黏附功
(二)接触角与润湿的关系
§16-4 表面相热力学
(一)表面相和表面过剩量
(二)吉布斯吸附方程式
§16-5 表面活性剂
(一)表面活性剂的分类及其定向排列功能
(二)表面活性剂的作用
(三)表面活性剂的结构与其性能间的关系
§16-6 胶体分散体系
(一)胶体体系的分类
(二)胶体体系的不稳定性及其电化学性质
习题
第十七章 气体的吸附和表面化学
§17-1 气体在固体表面的吸附
(一)物理吸附和化学吸附
(二)吸附势能曲线
(三)朗格缪尔吸附等温式
(四)费罗因德利希和捷姆金吸附等温式
(五)BET吸附等温式及比表面测定原理
§17-2 现代表面化学的研究内容
(一)表面组成的研究
(二)表面结构的研究
(三)表面反应的研究
§17-3 表面性质对表面反应性能的影响
(一)表面组成和价态的影响
(二)表面结构的影响
§17-4 表面吸附态和表面反应机理
(一)热脱附方法研究表面吸附态
(二)用表面能谱研究表面吸附态
(三)用隧道扫描探针研究表面吸附态
习题
第十八章 传递过程和非平衡态热力学
§18-1 传递过程基本规律
(一)热传导
(二)黏度
(三)扩散
§18-2 非平衡态热力学
(一)熵产生原理
(二)昂萨格倒易关系
(三)最小熵产生原理
习题
第十九章 化学动力学基本规律
§19-1 化学反应的速率方程
(一)化学反应速率
(二)质量作用定律
(三)反应级数和反应分子数
§19-2 具有简单级数的反应
(一)零级反应
(二)一级反应
(三)二级反应
(四)三级反应
(五)速率方程的确定
§19-3 温度对反应速率的影响
(一)温度和反应速率之间的经验关系式
(二)活化能对反应速率的影响
(三)活化能的物理意义
§19-4 典型的复杂反应
(一)对峙反应
(二)平行反应
(三)连续反应
§19-5 反应机理和近似处理方法
(一)反应机理
(二)稳态近似
(三)平衡态近似
§19-6 化学反应中的动态与平衡
(一)微观可逆性原理和仔细平衡原理
(二)速率常数与平衡常数的关系
习题
第二十章 各种反应体系的动力学
§20-1 链反应
(一)直链反应
(二)支链反应
§20-2 液相反应
(一)遭遇对
(二)扩散控制的反应
(三)液相中的快速反应
(四)化学振荡反应
§20-3 催化反应
(一)催化剂的特性
(二)均相催化反应
(三)气固相催化反应
(四)络合催化反应
(五)不对称催化反应
(六)酶催化反应
§20-4 流动体系反应
(一)连续管式反应
(二)连续釜式反应
§20-5 光化学反应
(一)光化学基础
(二)光化学反应的类型
习题
第二十一章 基元反应的速率理论
§21-1 双分子反应的简单碰撞理论
(一)硬球碰撞模型
(二)反应硬球碰撞模型
(三)反应碰撞模型与实验结果比较
§21-2 反应速率的过渡态理论
(一)过渡态理论
(二)过渡态理论的热力学处理
§21-3 单分子反应理论
(一)林德曼理论
(二)RRKM理论
§21-4 分子轨道对称守恒原理
(一)实验事实
(二)能量相关原理
(三)前线轨道理论
习题
第二十二章 分子反应动力学
§22-1 化学反应的不同层次
(一)总包反应
(二)基元反应
(三)态态反应
§22-2 势能面及反应途径
(一)势能面
(二)反应体系在势能面上的运动
(三)势能面的特征对反应的影响
§22-3 分子反应动力学实验
(一)激光的基本原理和激光器
(二)特定状态的反应物制备
(三)反应的测量
习题
第二十三章 电解质溶液
§23-1 电解质溶液的导电现象
(一)金属导体和离子导体
(二)法拉第定律
(三)电解质溶液的电导率
(四)离子的电迁移和迁移数
§23-2 电解质溶液的活度和活度系数
(一)离子强度和活度系数
(二)强电解质的离子相互作用理论
习题
第二十四章 电化学热力学
§24-1 可逆电池的电动势
(一)化学反应的吉氏自由能变化和可逆电池的电动势
(二)可逆电池和不可逆电池
(三)可逆电池的电动势测定
(四)可逆电池电动势与物质活度的关系
(五)可逆电池的电动势和温度关系
§24-2 电极电势和标准电极电势
(一)电池电动势产生原因
(二)电极电势表达式
(三)标准电极电势
(四)可逆电极的种类
(五)电极电势和电池电动势的计算
§24-3 浓差电池和液体接界电势
(一)浓差电池
(二)液体接界电势
(三)液体接界电势的计算
§24-4 离子选择性电极和膜电势
(一)用氢离子选择性电极测溶液pH
(二)离子选择性电极的一般工作原理
(三)膜电势
§24-5 电势pH图及其应用
(一)电势pH图的涵义
(二)电势pH图的构建及其应用
习题
第二十五章 电化学动力学及其应用
§25-1 电极极化
(一)极化和超电势
(二)氢超电势理论
(三)超电势的测量方法及其应用
§25-2 电化学测量
(一)循环伏安法
(二)计时电流和计时电位法
(三)交流阻抗法
§25-3 应用电化学
(一)电解
(二)金属的电沉积
(三)金属的腐蚀和防腐
(四)化学电源
§25-4 电化学中的若干现代研究课题
(一)表面电化学
(二)电极过程的时空分辨
(三)光电化学
习题
附录
Ⅰ 一些单质及化合物的热容与温度的关系(101.325kPa,298.15K)
Ⅱ 一些有机化合物的标准燃烧焓(298.15K)
Ⅲ 国际单位制(SI)
Ⅳ 一些物理和化学的基本常数(1986年国际推荐值)
Ⅴ 常用的换算因数
Ⅵ 化学上重要点群的特征标表
参考读物
主题索引
外国人名索引