本书是针对高等学校工科各专业编写的物理化学教材。在保留前三版简明、浅显易懂和文笔流畅等风格的同时,突出了热力学主线，并融入了物理化学理论与应用的新成果，拓展了教材的深度与广度。全书内容包括：气体的性质、化学热力学基本原理、多组分系统热力学、化学平衡热力学、相平衡热力学、非平衡态热力学、统计热力学、电化学、化学动力学、界面与胶体化学。
本书可作为工、农、医等高等学校本科、专科及高职、电大的物理化学教材，也可供相关科技人员参考。每章有学习目标，并且配套有物理化学在线课程、教学课件及习题解答等数字资源，方便读者使用。
孟阿兰，青岛科技大学，教研室主任、教授，从教30余年，任教以来先后为本科生主讲过普通化学、基础化学、结构化学、有机电化学合成等课程，1998年以来主要承担化学、应用化学、化工、生物、材料、食品、海洋科学等十多个专业的物理化学课堂及实验教学讲任务，积累了较丰富的物理化学教学经验，先后出版了《物理化学学习指导》、《物理化学》、《物理化学实验》教材。作为主要完成人完成了山东省功课物理化学课程建设立项、功课物理化学试题库建设立项、山东省物理化学精品课程建设，山东省网络课程建设立项。
2012年以来先后主持国家自然科学基金面上项目2項，省科技发展计划项目1項、山东省自然科学基金项
目1項，青岛市应用基础研究项目1項，重点实验室及校企合作项目多项；在 J. Mater. Chem. A、 ACS Appl. Mater. & Interfaces、Journal of Power Sources、Chemical Engineering Journal、Journal of Hazardous Materials、Desalination、Journal of Materials Chemistry C、Sensors & Actuators: B、Microchimica Acta、SCIENCE CHINA Chemistry等国内外重要期刊上发表SCI收录论文30余篇；授权国家发明专利2項；作为主要完成人先后获得山东省科学技术奖（自然科学）二等奖1項、中国石油化工协会科技进步奖二等奖1項、青岛市科学技术奖（自然科学奖）二等奖1項、山东高等学校优 秀科研成果奖一等奖（自然科学类）1項、二等奖2項。这些科研工作经历对教学工作起到了良好的促进及提升作用。
0绪论
0.1物理化学的内容和研究方法/ 001
0.1.1物理化学的内容/ 001
0.1.2物理化学的研究方法/ 002
0.1.3物理化学课程的学习方法/ 003
0.2物理化学的量和单位/ 003
0.2.1量与量纲/ 003
0.2.2量方程式和数值方程式/ 004
0.2.3量在图和表中的表示方法/ 005
1气体的性质
1.1理想气体/ 007
1.1.1理想气体状态方程/ 007
1.1.2混合理想气体/ 008
1.2实际气体/ 010
1.2.1实际气体状态方程/ 010
1.2.2对应状态原理及通用压缩因子图/ 012
习题/ 016
2化学热力学基本原理
2.1热力学的基本概念/ 017
2.1.1系统与环境/ 018
2.1.2广度性质和强度性质/ 019
2.1.3状态和状态函数/ 019
2.1.4过程与途径/ 020
2.1.5热力学平衡/ 021
2.2热力学第零定律与温度/ 021
2.3热力学第一定律/ 022
2.3.1热力学能/ 022
2.3.2热和功/ 022
2.3.3热力学第一定律及其表达式/ 023
2.4焓与热容/ 024
2.4.1焓/ 024
2.4.2热容/ 025
2.5热力学第一定律在物理变化中的应用/ 028
2.5.1可逆过程/ 028
2.5.2理想气体等温过程/ 031
2.5.3理想气体绝热过程/ 033
2.5.4卡诺循环/ 035
2.5.5节流膨胀过程/ 037
2.5.6相变过程/ 038
2.6热化学/ 039
2.6.1反应的标准摩尔焓变/ 040
2.6.2等压反应热与等容反应热的关系/ 041
2.6.3标准生成焓/ 043
2.6.4标准燃烧焓/ 044
2.6.5平均键焓/ 045
2.6.6反应焓变与温度的关系/ 047
2.7热力学第二定律/ 049
2.7.1热力学第二定律的文字表述/ 049
2.7.2熵及热力学第二定律的数学表达式/ 050
2.7.3熵的微观本质/ 052
2.8熵变的计算及自发性的判断/ 053
2.8.1等温过程的熵变/ 053
2.8.2非等温过程的熵变/ 054
2.8.3绝热过程的熵变/ 056
2.8.4相变化过程的熵变/ 057
2.9热力学第三定律/ 058
2.9.1热力学第三定律的表述/ 058
2.9.2标准熵/ 059
2.9.3化学反应的熵变计算/ 060
2.10亥姆霍兹函数和吉布斯函数/ 062
2.10.1亥姆霍兹函数和吉布斯函数及其判据/ 062
2.10.2重要的热力学函数关系式/ 064
2.10.3ΔA与ΔG的计算/ 066
习题/ 068
3多组分系统热力学
3.1多组分系统及其组成的表示方法/ 073
3.1.1多组分系统/ 073
3.1.2多组分系统组成的表示方法/ 074
3.2偏摩尔量/ 075
3.2.1偏摩尔量的定义/ 076
3.2.2偏摩尔量的相关公式/ 076
3.3化学势/ 077
3.3.1化学势定义与多组分系统热力学基本方程/ 077
3.3.2化学势判据/ 079
3.4气体的化学势/ 080
3.4.1理想气体的化学势/ 081
3.4.2真实气体的化学势/ 082
3.5稀溶液中两个经验定律/ 084
3.5.1拉乌定律/ 084
3.5.2亨利定律/ 084
3.5.3拉乌尔定律和亨利定律的微观解释/ 085
3.6液态多组分系统中各组分的化学势/ 087
3.6.1理想液态混合物中各组分的化学势/ 087
3.6.2真实液态混合物中各组分的化学势/ 088
3.6.3理想稀溶液中溶剂与溶质的化学势/ 089
3.6.4真实溶液中溶剂与溶质的化学势/ 091
3.7稀溶液的依数性/ 092
3.7.1蒸气压下降/ 092
3.7.2凝固点降低/ 093
3.7.3沸点升高/ 094
3.7.4渗透压/ 094
习题/ 096
4化学平衡热力学
4.1气相反应的化学平衡/ 098
4.1.1理想气体反应的标准平衡常数/ 098
4.1.2化学反应等温方程式/ 100
4.1.3实际气体的化学平衡/ 101
4.2多相反应的化学平衡/ 103
4.2.1多相反应的标准平衡常数/ 103
4.2.2分解压力与分解温度/ 104
4.3液相反应的化学平衡/ 105
4.3.1液态混合物的化学平衡/ 105
4.3.2液态溶液中的化学平衡/ 106
4.4化学反应平衡系统的计算/ 107
4.4.1利用平衡组成的数据计算标准平衡常数/ 107
4.4.2利用反应焓变和反应熵变数据计算标准平衡常数/ 108
4.4.3利用标准生成吉布斯函数计算标准平衡常数/ 110
4.4.4由相关反应的热力学数据计算标准平衡常数/ 110
4.4.5平衡组成的计算/ 110
4.5各种因素对化学平衡的影响/ 111
4.5.1温度对化学平衡的影响/ 112
4.5.2浓度或分压对化学平衡的影响/ 115
4.5.3总压对化学平衡的影响/ 116
4.5.4惰性气体及原料配比对化学平衡的影响/ 116
4.6同时反应系统的化学平衡/ 118
习题/ 119
5相平衡热力学
5.1相律/ 122
5.1.1相律表达式/ 122
5.1.2相律的推导/ 124
5.2单组分系统的相平衡/ 125
5.2.1单组分系统的相图/ 125
5.2.2单组分两相平衡系统温度与压力的关系/ 127
5.3二组分液态完全互溶系统的气-液相平衡/ 129
5.3.1二组分理想液态混合物的气-液相平衡图/ 129
5.3.2杠杆规则/ 132
5.3.3二组分真实液态混合物的气-液相平衡图/ 133
5.4二组分液态部分互溶系统的液液相平衡和气-液相平衡/ 136
5.4.1二组分液态部分互溶系统的液-液相平衡图/ 136
5.4.2二组分液态部分互溶系统的气-液相平衡图/ 137
5.5二组分液态完全不互溶系统的气-液平衡相图/ 138
5.6二组分系统的液-固相平衡/ 139
5.6.1简单二组分凝聚系统的液-固相平衡图/ 139
5.6.2形成化合物的二组分系统的液-固相平衡图/ 143
5.7三组分系统相图简介/ 144
5.7.1三组分系统相图的表示方法/ 145
5.7.2三组分系统的液-液相平衡图/ 145
5.7.3三组分系统的液-固相平衡图/ 147
习题/ 147
6非平衡态热力学
6.1从平衡态热力学到非平衡态热力学/ 153
6.2局域平衡假设/ 154
6.3熵产生与熵流/ 155
6.3.1熵产生与熵流的概念/ 155
6.3.2熵产生原理与熵平衡方程/ 155
6.4昂萨格倒易关系/ 156
6.4.1热力学力和流/ 156
6.4.2昂萨格倒易关系式/ 157
6.5耗散结构/ 157
6.5.1耗散结构理论/ 157
6.5.2耗散结构的应用/ 158
习题/ 159
7统计热力学
7.1统计热力学概论/ 160
7.1.1统计热力学的内容和方法/ 160
7.1.2统计系统的分类/ 161
7.1.3统计热力学的基本假定/ 161
7.2玻耳兹曼分布/ 162
7.2.1能级分布和状态分布/ 162
7.2.2微态数/ 163
7.2.3最概然分布与平衡分布/ 165
7.2.4玻耳兹曼分布与玻耳兹曼熵定理/ 165
7.3微粒配分函数及其计算/ 167
7.3.1微粒配分函数的析因子性质/ 167
7.3.2平动配分函数/ 168
7.3.3转动配分函数/ 169
7.3.4振动配分函数/ 171
7.3.5电子运动和核运动的配分函数/ 172
7.4热力学函数与微粒配分函数的关系/ 172
7.4.1热力学能与微粒配分函数的关系/ 173
7.4.2热容与微粒配分函数的关系/ 173
7.4.3熵与微粒配分函数的关系/ 174
7.4.4亥姆霍兹函数与微粒配分函数的关系/ 175
7.4.5其他热力学函数与微粒配分函数的关系/ 175
7.4.6能量零点的选择对微粒配分函数的影响/ 176
7.4.7统计熵/ 178
7.5用配分函数计算反应标准平衡常数/ 180
7.5.1理想气体的标准摩尔吉布斯函数/ 180
7.5.2理想气体的吉布斯函数和焓函数/ 181
7.5.3统计热力学方法计算标准平衡常数/ 182
7.5.4标准平衡常数的统计表达式/ 183
习题/ 185
8电化学
8.1电解与电迁移/ 188
8.1.1电解质溶液的导电机理/ 188
8.1.2法拉第电解定律/ 189
8.1.3离子的电迁移现象/ 190
8.2电导及电导测定的应用/ 191
8.2.1电导和电导率/ 191
8.2.2摩尔电导率/ 191
8.2.3电导的测定和电导率的计算/ 192
8.2.4摩尔电导率与浓度的关系/ 193
8.2.5离子独立运动定律/ 194
8.2.6电导测定的应用/ 195
8.3强电解质溶液理论简介/ 197
8.3.1强电解质溶液的活度和活度因子/ 197
8.3.2离子强度/ 200
8.3.3强电解质溶液理论/ 201
8.4电池及其电动势的测定/ 203
8.4.1可逆电池与不可逆电池/ 203
8.4.2电池表达式/ 204
8.4.3电动势的测定/ 205
8.4.4标准电池/ 205
8.5可逆电池热力学/ 206
8.5.1计算ΔrGm、ΔrHm、ΔrSm和Qr,m/ 206
8.5.2电动势与各反应组分活度的关系——能斯特方程/ 207
8.6电池电动势的产生与电极电势/ 208
8.6.1电池电动势的产生/ 208
8.6.2电极电势和标准电极电势/ 209
8.6.3各类电极/ 213
8.7电池电动势的计算/ 214
8.7.1电池电动势的计算方法/ 214
8.7.2浓差电池/ 215
8.8根据反应设计电池/ 216
8.9电动势测定的应用/ 218
8.9.1判断氧化还原反应的方向/ 218
8.9.2电解质的平均活度因子与平均活度的计算/ 218
8.9.3氧化还原反应的标准平衡常数的计算/ 219
8.9.4难溶盐的活度积的计算/ 220
8.9.5pH值的测定/ 220
8.9.6电势滴定/ 222
8.10电解与极化作用/ 222
8.10.1电解与分解电压/ 222
8.10.2电极的极化与超电势/ 223
8.10.3超电势的测定/ 225
8.10.4电解池和原电池的极化曲线/ 226
8.10.5电解时电极上的反应/ 227
8.11电化学的应用/ 228
8.11.1湿法电冶金与金属的电解精炼/ 228
8.11.2金属的电化学腐蚀与防腐/ 228
8.11.3化学电源/ 229
8.11.4水处理/ 231
8.11.5电合成/ 231
习题/ 232
9化学动力学
9.1反应速率和速率方程/ 237
9.1.1化学动力学的内容/ 237
9.1.2反应速率的表示方法/ 239
9.1.3反应速率的测定方法/ 240
9.1.4质量作用定律/ 242
9.1.5速率方程/ 243
9.2简单级数反应/ 244
9.2.1零级反应/ 244
9.2.2一级反应/ 245
9.2.3二级反应/ 247
9.2.4n级反应/ 249
9.3速率方程的确定/ 251
9.3.1尝试法/ 252
9.3.2微分法/ 252
9.3.3半衰期法/ 254
9.3.4孤立法/ 255
9.4典型的复合反应/ 256
9.4.1平行反应/ 256
9.4.2对行反应/ 257
9.4.3连串反应/ 258
9.5复合反应动力学处理中的近似方法/ 259
9.5.1选取控制步骤法/ 260
9.5.2稳态近似法/ 260
9.5.3平衡态近似法/ 261
9.6链反应/ 261
9.6.1链反应的动力学处理/ 261
9.6.2支链反应与爆炸/ 263
9.7温度对反应速率的影响/ 265
9.7.1阿伦尼乌斯方程/ 265
9.7.2活化能/ 268
9.7.3总活化能/ 270
9.8反应速率理论简介/ 272
9.8.1碰撞理论/ 272
9.8.2势能面/ 275
9.8.3经典过渡态理论/ 277
9.8.4艾林方程的热力学表达式/ 278
9.9溶液反应动力学/ 279
9.9.1溶液反应动力学的特点/ 279
9.9.2溶剂无明显影响的溶液反应/ 280
9.9.3溶剂有影响的溶液反应/ 281
9.10光化学反应动力学/ 282
9.10.1光化学反应的特点/ 282
9.10.2光化学定律/ 283
9.10.3光化学反应动力学/ 284
9.10.4光敏反应/ 285
9.11催化反应动力学/ 286
9.11.1催化反应的特点/ 286
9.11.2均相催化反应/ 288
9.11.3非均相催化反应/ 288
9.12微观反应动力学/ 290
9.12.1微观反应动力学与态-态反应/ 290
9.12.2交叉分子束法/ 290
习题/ 291
10界面与胶体化学
10.1表面张力和表面吉布斯函数/ 297
10.1.1表面张力和比表面吉布斯函数/ 298
10.1.2影响表面张力的主要因素/ 299
10.1.3表面热力学基本公式/ 300
10.2气-液界面现象/ 301
10.2.1附加压力和弯曲液面的蒸气压/ 301
10.2.2溶液表面的吸附现象/ 303
10.2.3表面活性剂/ 304
10.3气-固界面现象/ 306
10.3.1气-固界面上的吸附/ 306
10.3.2气-固吸附理论/ 307
10.4气-固相表面催化/ 310
10.4.1气-固相表面催化反应/ 310
10.4.2气-固相表面催化反应步骤/ 311
10.4.3单分子反应/ 311
10.4.4双分子反应/ 312
10.5固-液界面现象与液-液界面现象/ 314
10.5.1润湿与铺展/ 314
10.5.2接触角/ 315
10.5.3毛细现象/ 315
10.5.4液-液界面现象/ 316
10.6胶体/ 317
10.6.1分散系统的分类/ 317
10.6.2胶体的制备/ 318
10.6.3胶体的基本性质/ 319
10.6.4胶体的结构/ 321
10.6.5溶胶的稳定性和聚沉/ 322
习题/ 323
附录/ 327
参考文献/ 336
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