简明物理化学/清华大学化学类教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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朱文涛，王军民，陈琳 著

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• 物理化学
• 化学
• 教材
• 清华大学
• 大学教材
• 理工科
• 科学
• 高等教育
• 化学类
• 基础学科

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302165682

版次：1

商品编码：12168245

包装：平装

丛书名： 清华大学化学类教材

开本：16开

出版时间：2008-03-01

用纸：胶版纸

页数：308

字数：380000

正文语种：中文

内容简介

　　《简明物理化学/清华大学化学类教材》是高等院校物理化学课程的教材，内容包括热力学第1定律、热力学第2定律、液体混合物和溶液、相平衡、化学平衡、电化学、表面与胶体化学动力学。
　　《简明物理化学/清华大学化学类教材》可作为高等院校生物、医药、材料、环境等专业的教材，也可供化学和化工类专业的学生使用。

内页插图

目录

1 热力学第一定律
1．1 热力学的方法、特点及化学热力学
1．2 热力学的基本概念
1．2．1 系统和环境
1．2．2 热力学平衡状态
1．2．3 状态函数
1．2．4 过程和途径
1．3 热力学第一定律简介
1．3．1 热力学第一定律的表述
1．3．2 热和功
1．3．3 内能
1．3．4 封闭系统的热力学第一定律数学表达式
1．4 可逆过程与体积功
1．4．1 体积功
1．4．2 功与过程
1．4．3 可逆过程
1．5 热的计算
1．5．1 等容热效应
1．5．2 等压热效应和焓
1．5．3 热容及简单变温过程热的计算
1．6 热力学第一定律对于理想气体的应用
1．6．1 理想气体的内能、焓和热容
1．6．2 理想气体的绝热过程
1．7 热力学第一定律对于相变过程的应用
1．8 热化学的基本概念
1．8．1 反应进度
1．8．2 反应的摩尔焓变和摩尔内能变
1．9 反应热的计算
1．9．1 Hess定律
1．9．2 生成焓与化学反应的标准摩尔焓变
1．9．3 燃烧焓与化学反应的标准摩尔焓变
1．9．4 摩尔溶解焓与摩尔稀释焓
1．9．5 反应热与温度的关系
本章基本学习要求
参考文献
思考题和习题

2 热力学第二定律
2．1 热力学第二定律及其数学表达式
2．1．1 自然界过程的方向性和限度
2．1．2 热力学第二定律的表述
2．1．3 熵函数和热力学第二定律的数学表达式
2．2 熵增加原理和熵判据
2．3 熵变的计算
2．3．1 简单物理过程的熵变
2．3．2 相变过程的熵变
2．3．3 混合过程的熵变
2．4 热力学第三定律和规定熵
2．4．1 热力学第三定律的表述
2．4．2 规定熵的计算
2．4．3 化学反应的熵变
2．5 Helmholtz函数判据和Gibbs函数判据
2．5．1 Helmholtz函数及Helmholtz函数减少原理
2．5．2 Gibbs函数及Gibbs函数减少原理
2．5．3 热和功在特定条件下与状态函数变的关系
2．6 各热力学函数间的关系
2．6．1 封闭系统的热力学基本关系式
2．6．2 对应系数关系式
2．6．3 Maxwell关系式
2．6．4 基本关系式的应用
2．7 △G和△A的计算
2．7．1 简单物理过程的△G和△A
……

3 液体混合物与溶液
4 相平衡
5 化学平衡
6 电化学
7 表面与胶体化学基础
8 化学动力基础
附录

前言/序言

　　物理化学是化学、化工及相关专业（生物、医学、材料、环境、能源等）的重要专业基础课，历来深受广大相关工作者的重视。另外，它既是化学的一个分支学科，又是其他化学分支学科的理论基础，所以它在人才培养方面发挥着重要作用。为了适应非化学、化工专业对物理化学的教学需要，作者在总结清华大学本科生的短学时物理化学课程教学基础上编写了这本教科书。
　　在编写本书时，笔者的主要考虑是一定要适应学时少的特点，所以内容上力求简明，尽量摒弃繁琐的数学推导，注重介绍最基本的知识和方法，把重点放在基本概念和重要结论的讨论上。同时考虑到使用本书的各专业的课内学时可能不同、各教师的教学风格不同，在内容的编排上既要力求做到少而精，也为教师讲授扩展知识留有足够的余地。为了便于学生课后复习基本公式和概念，书中的重要公式均以阴影形式标出，且在每章之后提供了适量的思考题。每章之后列出的部分参考文献，可供读者进一步深入了解相关内容或扩充知识之用。
　　全书共分8章。第1，2章介绍热力学基本定律；第3，4，5章分别讨论热力学定律对于多组分系统、多相系统和化学反应系统的应用；第6章是电化学，介绍电化学基本知识并讨论典型电化学方法在数据测量方面的应用；第7章介绍界面化学的基本知识并讨论胶体的主要性质；第8章化学动力学，重点讨论化学反应的唯象规律（包括物质浓度、反应温度、催化剂、溶剂等对反应速率的影响规律），同时简要介绍有关反应机理和速率理论的知识。
　　本书由朱文涛担任主编。第1，3，5章由王军民编写；第2，6，8章由朱文涛编写；第4，7章由陈琳编写；各章的思考题和习题由王军民编选；附录由朱文涛编选。全书经朱文涛统一修改定稿。
　　本书的编写曾得到清华大学化学系有关领导的鼎力支持以及清华大学出版社的鼓励，徐柏庆教授和尉志武教授对本书的编写提出了宝贵的意见，在此一并致谢。
　　由于编者水平所限，本书定有错误和不当之处，敬请读者雅正。

经典与前沿：现代化学的基石与展望 本书旨在为化学、材料科学、生命科学以及相关工程领域的学生和研究人员提供一个全面、深入且与时俱进的化学基础知识体系。它不仅仅是一本传统的教科书，更是一份连接基础理论与现代科研实践的桥梁。 本书内容涵盖了现代化学的四大支柱：物理化学、无机化学、有机化学以及分析化学，并特别强调了跨学科交叉领域的最新进展。全书结构严谨，逻辑清晰，力求在保证理论深度的同时，兼顾概念的直观理解和实际应用的广度。 --- 第一部分：量化世界——现代物理化学导论 本部分深入探讨了化学现象背后的物理学原理，是理解化学反应本质和物质结构的关键。 1. 热力学基础与化学平衡： 我们从热力学的基本定律——零定律到第三定律开始，详细阐述了宏观系统中的能量、熵和吉布斯自由能的概念。重点剖析了化学势在多相平衡和化学反应自发性判断中的核心作用。通过对相图的深入解读，讲解了单组分和多组分系统的相变规律，如凝固点降低和共沸现象。随后，系统地介绍了化学平衡的数学描述，包括平衡常数的计算、温度和压力对平衡位置的影响（勒夏特列原理的精确化）。 2. 反应动力学：速率、机理与催化： 本章超越了平衡态的描述，聚焦于反应如何发生。从零级、一级到二级反应速率定律的推导与实验测定方法入手，详细讨论了活化能的概念及其与温度的关系（阿累尼乌斯方程）。引入了碰撞理论和过渡态理论，为理解微观反应路径提供了理论框架。催化作用作为现代化学工业的命脉，被赋予了专门的讨论，涵盖了均相、非均相催化以及酶催化的基本原理和设计思路。 3. 量子化学与分子结构： 本部分是理解化学键的微观基础。从黑体辐射和光电效应引入量子化概念，进而讲解薛定谔方程在简单系统（如一维无限深势阱、谐振子）中的应用。重点讨论了氢原子和类氢离子的精确解，并推广至多电子原子和周期性规律的形成。分子轨道理论（MO）和价键理论（VB）的比较与融合，为理解双原子分子和复杂分子的键合特性、电子分布和光谱性质奠定了基础。特别加入了对计算化学方法的简要介绍，说明如何利用数值方法预测分子结构和反应性质。 4. 表面与界面现象： 关注宏观物质与环境的交界面。深入探讨了润湿性、表面张力的测量与影响因素。吸附理论部分详细区分了物理吸附和化学吸附的异同，并介绍了朗缪尔、BET等经典吸附等温线的应用。电化学部分则从能斯特方程出发，系统阐述了电池、电解池的工作原理，并讨论了腐蚀与保护的化学原理。 --- 第二部分：元素世界的秩序——无机化学的广度与深度 本部分旨在构建对元素周期表中所有元素的系统认知，并深入探讨其化合物的结构、性质与应用。 1. 原子结构与周期性： 在量子化学的基础上，回归到对元素周期表的结构性理解。详细分析了不同主族、副族及内过渡族元素的电子构型特点，解释了电负性、离子半径、电离能等周期性趋势的微观根源。 2. 主族元素化学： 按照周期表的顺序，系统梳理了1A至7A族元素单质、常见氧化物、氢化物和卤化物等关键化合物的合成、结构特点和反应活性。重点突出了元素价态的多样性、异构现象以及特殊结构（如硼烷簇、硅氧烷网络）的化学。 3. 过渡金属化学与配位化合物： 过渡金属的d轨道电子特性是其化学行为的核心。本章详细阐述了晶体场理论（CFT）和配位场理论（LFT）对配合物颜色、磁性、稳定性和几何构型的解释能力。深入研究了配体场分裂参数（Δo, Δt）的影响因素，并介绍了重要的配合物反应类型，如取代反应、氧化还原反应。此外，还引入了有机金属化学的基础，讨论了茂金属、烯烃复分解反应中的催化剂等前沿课题。 4. 固体化学与晶体结构： 超越分子尺度，从晶体学角度审视固态物质。介绍了晶格能、布拉维点阵和空间群的概念。重点分析了离子晶体（如NaCl结构）、共价晶体（如金刚石结构）和金属晶体的堆积规律及其对宏观性质（导电性、硬度）的影响。 --- 第三部分：碳的交响——有机化学的合成与机理 本部分是化学家创造新分子的基础，强调结构、反应性和合成策略。 1. 基础概念与结构表征： 回顾了共价键的形成、杂化理论，并强调了立体化学的重要性，包括对映异构体、非对映异构体、手性和构象分析。着重介绍了现代有机化学中常用的谱学方法，如核磁共振（NMR）、红外光谱（IR）和质谱（MS）在分子结构确证中的应用和解析技巧。 2. 官能团反应与反应机理： 系统地分类和讲解了各类官能团（醇、醛酮、羧酸及其衍生物、胺等）的典型转化反应。在每个反应单元中，我们坚持从电子流动和能量变化的角度，详细剖析反应机理，区分亲电取代、亲核加成、自由基反应等不同模式，并讨论反应的立体选择性和区域选择性控制。 3. 碳碳键的构建： 有机合成的精髓在于高效、专一地构建碳骨架。本章集中讨论了构建C-C键的关键反应，包括亲核碳负离子（如烯醇负离子、格氏试剂）、亲电试剂（如傅克反应）的应用。重点介绍了现代有机合成中里程碑式的反应，如烯烃的复分解反应、过渡金属催化的偶联反应（Suzuki, Heck, Sonogashira等）及其在复杂分子合成中的应用。 4. 生物大分子基础： 简要介绍构成生命体的关键有机分子——氨基酸、肽、核酸和糖类的结构特点及其聚合反应，为后续的生物化学学习打下基础。 --- 第四部分：信息的获取与处理——分析化学的精准之眼 本部分关注如何从复杂的体系中分离、识别和定量目标组分，是化学研究和质量控制的实践基础。 1. 化学平衡在分析中的应用： 将热力学和动力学原理应用于溶液中的平衡过程。详细分析了酸碱滴定、沉淀滴定中的等效点判断和滴定曲线的计算。重点讲解了分步络合滴定、氧化还原滴定中的指示剂选择和终点判断。对于沉淀平衡，讨论了溶度积（Ksp）在分离提纯中的指导作用。 2. 分离科学：色谱法： 色谱法是现代分离技术的核心。系统阐述了分离的理论基础——分配系数、塔板数和分离度。详细对比了液相色谱（HPLC，包括反相、正相、离子交换）和气相色谱（GC）的工作原理、仪器组成和应用范围。 3. 光谱分析技术： 基于物质与电磁波的相互作用。深入讲解了紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）的原理、摩尔定律及其在定量分析中的应用。引入了原子吸收光谱（AAS）和发射光谱（AES）的基本概念。 4. 电化学分析与电化学传感器： 将电化学原理应用于定量分析。讨论了电位分析法（如pH计的原理）、伏安法（循环伏安法）在物质检测中的优势。 --- 展望：化学的未来方向 全书最后部分，对当代化学面临的重大挑战和新兴领域进行了概览，包括：可持续化学与绿色合成（原子经济性、溶剂替代）、先进功能材料的化学设计（MOFs, COFs, 纳米材料的界面化学）、化学生物学（化学工具在生命科学中的应用），以及大数据与人工智能在化学发现中的潜力。 本书通过严谨的理论推导、丰富的实例分析和恰当的习题设计，力求培养读者独立思考和解决复杂化学问题的能力，为未来深入探索化学的任何一个分支做好坚实的准备。

评分☆☆☆☆☆

评价一： 翻开这本书，瞬间被那种严谨又不失人文关怀的学术氛围所吸引。虽然我并非化学专业出身，但出于对物理化学这门学科的浓厚兴趣，我还是决定一探究竟。书中的概念讲解循序渐进，即便是一些听起来很“高深”的理论，作者也用生动形象的比喻和贴近生活的例子来阐释，这让我这个门外汉也能大致理解其精髓。比如，在讲到热力学第一定律时，书中没有仅仅罗列公式，而是从能量守恒这个基础概念出发，细致地分析了功、热量与内能之间的关系，甚至还引用了一些历史上的实验来佐证，读起来就像是在听一位经验丰富的老师娓娓道来，让人受益匪浅。 更让我惊喜的是，书中在介绍一些核心概念时，还会巧妙地融入一些相关的物理学或化学史料，这不仅增加了阅读的趣味性，也让读者能更深刻地理解这些理论是如何被发现和发展起来的。我尤其喜欢关于熵的部分，书中将熵与“无序度”形象地联系起来，并且通过一系列有趣的设想，比如“麦克斯韦的妖”和“热力学第二定律的不可逆性”，将一个抽象的概念变得可感可触。虽然我无法完全掌握所有的数学推导，但书中提供的那种理解问题的思维方式和看待世界角度，对我来说已经是莫大的收获。它不仅仅是一本教材，更像是一扇通往理解物质世界内在规律的窗户，让我对周围的一切都产生了新的好奇。

评分☆☆☆☆☆

评价四： 我对这本书最直观的感受就是它的“实在”。无论是理论的阐述，还是例题的解答，都力求做到准确无误，并且具有很强的指导性。书中不仅仅是罗列公式和定理，而是会花大量的篇幅去解释这些公式和定理的由来，以及它们在实际应用中的局限性和适用范围。举个例子，在讲到量子化学的时候，书中并没有回避其中的数学复杂性，而是通过对薛定谔方程的详细推导，来展示如何从微观粒子的基本性质出发，理解分子的结构和性质。 我特别喜欢书中在每个章节末尾都会有一系列拓展阅读的建议，这对于有志于深入研究某个方向的读者来说，无疑是极大的帮助。它能够引导读者跳出教材的框架，去接触更前沿的文献和更深入的研究成果。而且，这本书的排版设计也十分考究，文字清晰，图表规范，阅读体验非常舒适。对于我这样需要长时间专注学习的人来说，这一点尤为重要。它让我能够更高效地吸收知识，减少不必要的干扰。

评分☆☆☆☆☆

评价二： 我是一名即将步入大三的化学专业学生，一直以来都觉得物理化学是学习过程中的一个“坎”。尝试了市面上不少教材，总觉得要么过于理论化，要么过于简化，难以找到一个恰到好处的平衡点。直到我拿到这本《简明物理化学》，才算是真正找到了“对的书”。它的编排结构非常清晰，每一章都围绕着一个核心主题展开，内容组织逻辑性极强，使得复杂的概念能够被分解成易于理解的部分。 最让我印象深刻的是，书中对于每一个物理化学原理的推导都详尽而严谨，同时又能在推导结束后，用非常简练的语言总结出其物理意义和应用价值。比如，在讲解化学动力学部分，书中不仅详细推导了速率方程和反应级数的关系，还特别强调了活化能和碰撞理论在解释反应速率上的重要性，并且配有大量的实验数据和图表作为支撑，这使得理论与实践紧密结合，增强了我的理解深度。此外，书中还设计了许多思考题和习题，这些题目难度适中，既能检验我对知识的掌握程度，又能引导我进一步思考，真正做到了学以致用。

评分☆☆☆☆☆

评价五： 这本《简明物理化学》带给我的感受，更多的是一种“思维的启蒙”。在学习过程中，它不仅仅是教会我“是什么”，更是让我思考“为什么”和“如何去用”。书中对于统计力学部分的介绍，就让我印象深刻。它不是简单地搬用公式，而是试图通过宏观量与微观状态的联系，来解释热力学定律的微观起源。这种从宏观到微观，再从微观回到宏观的视角，让我对整个物理化学体系有了更宏观、更系统的认识。 我尤其欣赏书中对于一些“反直觉”概念的解释。例如，在讲到热力学第二定律的熵增原理时，书中用了一个生动的例子：在一个封闭系统中，能量总是倾向于分散，而不是聚集。这解释了为什么许多过程都是不可逆的。这种将抽象的概念与生动的故事相结合的方式，极大地增强了我对这些概念的理解和记忆。这本书不仅仅是为我提供知识，更重要的是，它培养了我一种独立思考、勇于探索的科学精神。它让我明白，物理化学不仅仅是一门学科，更是一种理解世界的方式。

评分☆☆☆☆☆

评价三： 作为一个长期在实验室工作的研究人员，我常常需要回顾和巩固基础知识，以期能更好地解决科研中的实际问题。这本书给了我很大的启发。它不仅仅停留在对基本概念的陈述，更注重对这些概念背后所蕴含的物理图像和化学意义的挖掘。例如，在电化学章节，书中对电极电势的计算以及能斯特方程的应用进行了深入浅出的阐述，并且通过具体的实例，展示了如何利用这些理论来设计和优化电化学合成过程，甚至对电池的性能进行预测。 我特别欣赏书中对于“平衡”概念的多维度解读。从热力学平衡到相平衡，再到化学平衡，书中都通过细致的公式推导和图示，展现了不同体系中平衡状态的形成和转变规律。这对于理解和控制化学反应的进行方向和程度至关重要。有时候，在面对一些复杂的反应体系时，我会觉得书中提供的理论框架能够帮助我迅速抓住问题的本质。它不是那种“一次性”的教材，更像是一本可以反复翻阅的工具书，每一次阅读都能有新的发现和感悟，为我的科研工作提供了宝贵的理论指导。