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绪言1

0.1 物理化学研究的对象及其方法1

0.2 物理化学在生命科学中的应用2

第一章 热力学第一定律3

1.1 热力学研究的对象、限度及其发展3

1.2 热力学的一些基本概念4

1.2-1 系统和环境4

1.2-2 状态和状态函数4

1.3-1 热力学能，热和功6

1.3 热力学第一定律6

1.2-3 过程和途径6

1.3-2 热力学第一定律及其数学表达式7

1.4 功与过程9

1.4-1 体积功9

1.4-2 可逆过程10

1.4-3 相变过程中的体积功12

1.5 热与焓12

1.5-1 简单变温过程12

1.5-3 焓13

1.5-2 相变过程13

1.6 热力学第一定律对理想气体的应用14

1.6-1 理想气体的热力学能和焓--Cay·Lussac-Joule(盖·吕萨克-焦耳)实验14

1.6-2 理想气体的Cp与Cv之差15

1.6-3 绝热过程15

1.7 热化学18

1.7-1 化学反应的热效应18

1.7-2 反应进度19

1.7-3 热化学方程式20

1.8 Hess(盖斯)定律21

1.9 几种热效应22

1.9-1 生成焓22

1.9-2 燃烧焓23

1.9-3 溶解热与冲淡热23

1.9-4 离子生成焓24

1.10 反应热与温度的关系--Kirchhoff(基尔霍夫)定律25

1.11 新陈代谢与热力学26

参考读物26

习题27

2.1 自发变化的共同特征--不可逆性29

第二章 热力学第二定律29

2.2 热力学第二定律30

2.3 熵31

2.3-1 Carnot(卡诺)循环和熵函数的发现31

2.3-2 过程方向的判断33

2.3-3 熵增加原理34

2.4 熵变的计算35

2.4-1 等温过程的熵变35

2.4-2 非等温(加热或冷却)过程的熵变36

2.4-3 环境的熵变36

2.5 热力学第二定律的本质--熵的统计意义38

2.6 热力学第三定律和标准熵41

2.6.1 热力学第三定律41

2.6.2 标准熵41

2.6.3 化学反应标准熵变的计算42

2.7 Helmholz(亥姆霍兹)自由能与Gibbs(吉布斯)自由能42

2.7-1 Hemholz自由能42

2.7-2 Gibbs自由能43

2.8 热力学函数之间的一些重要关系式44

2.8-1 封闭系统的热力学基本公式44

2.8-3 Maxwell(麦克斯韦尔)关系式45

2.8-2 对应系数关系式45

2.9 ΔG的计算46

2.9-1 简单状态等温变化过程的ΔG46

2.9-2 等温等压下相变过程的ΔG47

2.9-3 化学反应过程的ΔG48

2.10 温度和压力对ΔG的影响48

2.10-1 温度对ΔG的影响--Gibbs-Helmholtz公式48

2.10-2 压力对ΔG的影响49

2.11 不可逆过程热力学与耗散结构简介50

2.11-1 开放系统的熵变50

2.11-2 线性非平衡态热力学51

2.11-3 自然科学中的自组织现象54

2.11-4 动力学过程的分析56

2.11-5 耗散结构形成的条件58

2.11-6 应用59

参考读物60

习题60

第三章 溶液与相平衡63

3.1 偏摩尔量63

3.1-1 偏摩尔量的定义63

3.1-2 偏摩迩量的集合公式64

3.2 化学势65

3.2-1 化学势的定义65

3.2-2 化学势在相平衡中的应用66

3.2-3 化学势与温度、压力的关系66

3.3 理想气体的化学势67

3.4 实际气体的化学势68

3.5 理想溶液各组分的化学势68

3.5-1 Raoult(拉乌尔)定律及理想溶液的定义68

3.6-1 Henry(亨利)定律与稀溶液70

3.6 稀溶液及其各组分的化学势70

3.5-2 理想溶液各组分的化学势70

3.6-2 稀溶液中溶剂的化学势71

3.6-3 稀溶液中溶质的化学势72

3.7 稀溶液的依数性73

3.7-1 蒸气压降低73

3.7-2 凝固点降低73

3.7-3 沸点升高74

3.7-4 渗透压76

3.7-5 生物体内的渗透功77

3.8-2 非理想溶液中溶质的化学势78

3.8-1 非理想溶液中溶剂的化学势78

3.8 非理想溶液及其各组分的化学势78

3.8-3 活度及活度系数的测定79

3.9 电解质溶液80

3.9-1 电解质溶液中各组分的化学势、活度与活度系数81

3.9-2 离子平均活度系数的理论计算82

3.10 大分子溶液及其渗透压83

3.10-1 大分子溶液的非理想性83

3.10-2 大分子溶液的渗透压84

3.10-3 Donnan(陶南)平衡84

3.11 相律85

3.11-1 相平衡中的几个重要概念86

3.11-2 相律的推导87

3.12 单组分系统的相平衡87

3.12-1 Clapeyron(克拉贝龙)方程88

3.12-2 单组分系统的相图--水的相图89

3.13 二组分系统的相图及其应用90

3.13-1 二组分理想系统的p-x图和T-x图91

3.13-2 二组分非理想溶液的p-x图和T-x图92

3.14 溶质在两互不相溶的液相中的分配--分配定律94

习题95

参考读物95

4.1 化学反应的方向和限度98

4.1-1 化学势在化学变化中的应用98

第四章 化学平衡98

4.1-2 化学平衡的存在99

4.1-3 化学反应等温式100

4.2 化学反应平衡常数表示式101

4.2-1 气相反应102

4.2-2 溶液反应102

4.2-3 复相反应104

4.3-1 标准状态下反应Gibbs自由能的变化值105

4.2-4 平衡常数的测定及应用105

4.3 标准生成Gibbs自由能105

4.3-2 标准生成Gibbs自由能107

4.3-3 溶液中物质的标准生成Gibbs自由能108

4.4 温度对平衡常数的影响109

4.5 反应的偶联110

参考读物111

习题112

5.1-1 电解质溶液导电机理与Faraday(法拉第)定律114

5.1 离子的迁移114

第五章 电化学114

5.1-2 离子迁移数和离子迁移速率115

5.2 电解质溶液的电导117

5.2-1 电导、电导率和摩尔电导率117

5.2-2 电导的测定117

5.2-3 电导率、摩尔电导率与浓度的关系118

5.2-4 离子独立移动定律和离子摩尔电导率119

5.3-1 弱电解质的电离度和电离常数的测定121

5.3-2 难溶盐溶解度的测定121

5.3 电导测定的应用121

5.3-2 电导滴定122

5.4 可逆电池及其电动势的实验测定123

5.4-1 可逆电池123

5.4-2 可逆电极的种类124

5.4-3 电池电动势的实验测定125

5.4-4 电池的书写方式及其与电池反应的对应关系126

5.5 可逆电池的热力学127

5.5-1 Nernst(能斯特)方程127

5.5-3 电动势E及其温度系数(？)p与电池反应其他有关热力学量的关系128

5.5-2 标准电动势与电池反应的平衡常数128

5.6-1 电极与溶液界面上电势差的产生129

5.6 电极电势129

5.6-2 电极电势130

5.6-3 电极电势的Nernst(能斯特)方程式，标准电极电势130

5.6-4 参比电极133

5.6-5 生化标准电极电势133

5.7 由电极电势计算电池电动势135

5.7-1 液体接界电势与盐桥135

5.7-2 各种类型的电池及其电动势的计算136

5.8-1 溶液pH的测定138

5.8 电动势测定的应用138

5.8-2 求难溶盐类的溶度积140

5.8-3 电解质活度系数的测定140

5.9 生物电化学141

5.9-1 生物氧化141

5.9-2 细胞膜电势142

5.9-3 生物传感器143

参考读物144

习题144

6.1-1 化学反应速率表示法147

6.1 化学反应速率方程147

第六章 化学动力学147

6.1-2 化学反应的速率方程148

6.2 具有简单级数反应的速率公式150

6.2-1 一级反应150

6.2-2 二级反应151

6.2-3 三级反应153

6.2-4 零级反应154

6.2-5 反应级数的测定154

6.3 几种典型的复杂反应156

6.3-2 平行反应157

6.3-1 对峙反应(可逆反应)157

6.3-3 连续反应159

6.3-4 稳态假定和决速步骤160

6.4 反应速率与温度的关系163

6.4-1 Arrhenius(阿累尼乌斯)公式163

6.4-2 活化能的概念及从实验求活化能163

6.5 基元反应速率理论165

6.5-1 碰撞理论165

6.5-2 过渡态理论168

6.6-1 扩散控制反应171

6.6 溶液中的反应171

6.6-2 溶剂对反应速率的影响172

6.6-3 离子强度的影响(原盐效应)172

6.7 催化反应173

6.7-1 催化作用及其特征173

6.7-2 酶催化反应175

6.7-3 酸碱催化176

6.8 光化学178

6.8-1 光化学基本定律178

6.8-2 光合作用179

6.8-3 空气的光化学180

6.8-4 视觉181

参考读物181

习题182

第七章 表面化学185

7.1 表面185

7.1-1 表面张力与表面自由能185

7.1-2 弯曲液面的一些现象187

7.2 吸附现象188

7.2-1 液-气界面189

7.2-2 固-气界面192

7.2-3 固-液界面195

7.3 表面活性剂溶液197

7.3-1 表面活性剂的分类和化学结构197

7.3-2 表面活性剂溶液的物理化学特性198

7.4 两亲分子的有序组合体204

7.4-1 不溶性表面膜204

7.4-2 囊泡与脂质体208

7.4-3 溶致液晶208

习题209

参考读物209

第八章 胶体分散系统212

8.1 分散系统的分类及特征212

8.1-1 分散系统的分类及胶体分散系统212

8.1-2 质点的形状与大小213

8.2 胶体的动力性质214

8.2-1 Brown(布朗)运动与扩散214

8.2-2 沉降215

8.3 胶体的光学性质217

8.3-2 大分子溶液的光散射218

8.3-1 溶胶的光散射218

8.4 胶体的流变性质219

8.4-1 稀胶体系统的粘度及流变性220

8.4-2 大分子溶液的粘度与分子量221

8.5 胶体的电学性质222

8.5-1 电动现象222

8.5-2 双电层与电动电势223

8.5-3 细胞与蛋白质的电泳225

8.6-1 胶体的稳定性理论226

8.6 胶体的稳定性226

8.6-2 溶胶的聚沉228

8.6-3 大分子化合物的保护作用与敏化作用229

8.7 凝胶230

8.7-1 凝胶的基本特征230

8.7-2 凝胶的形成与结构230

8.7-3 凝胶的性质231

参考读物232

习题232

第九章 分子结构理论234

9.1-1 氢分子离子(H？)的结构235

9.1 分子轨道理论235

9.1-2 分子轨道理论和双原子分子的结构239

9.2 HMO法与共轭分子的结构246

9.2-1 HMO法简介246

9.2-2 布居分析和分子图249

9.2-3 离域π键与共轭分子的性质252

9.3 配合物的结构253

9.3-1 配合物的分子轨道理论254

9.3-2 σ-π配键与有关配合物的结构256

9.4-1 范氏力257

9.4 分子间作用力257

9.4-2 氢键258

9.4-3 基团间相互作用259

参考读物260

习题261

第十章 晶体结构262

10.1 晶体结构的周期性与点阵262

10.2 晶体结构的对称性265

10.2-1 晶体的对称元素与对称操作265

10.2-2 晶胞与晶胞参数267

10.2-4 晶体的空间点阵型式269

10.2-3 晶系269

10.2-5 晶面指标与晶面间距271

10.2-6 晶体的点群与空间群272

10.3 晶体的X射线衍射效应274

10.3-1 X射线的产生274

10.3-2 Bragg(布拉格)方程275

10.3-3 衍射强度与晶胞中原子的分子276

10.4 单晶结构测定简介278

10.4-1 衍射强度的收集278

10.4-2 电子密度函数279

10.4-3 结构生物学简介282

参考读物282

习题282

第十一章 分子光谱284

11.1 红外光谱285

11.1-1 红外光谱的基本原理285

11.1-2 影响红外吸收峰位置的因素295

11.1-3 红外光谱的应用296

11.2 Raman(拉曼)光谱297

11.2-1 Raman光谱的基本原理298

11.2-2 退偏度300

11.3 旋光色散与圆二色性301

11.3-1 旋光色散301

11.3-2 圆二色性304

11.3-3 旋光产生的分子基础304

11.3-4 应用306

11.4 核磁共振(NMR)与电子自旋共振(ESR)307

11.4-1 核磁共振308

11.4-2 电子自旋共振316

习题320

参考读物320

附录322

附录Ⅰ 本书中使用的符号名称一览表322

附录Ⅱ 298.2K、101 325 Pa时一些物质的标准热力学函数323

附录Ⅲ 物理化学基本常数325

附录Ⅳ SI基本单位和常用的导出单位325

附录Ⅴ 常用的换算因数326

附录Ⅵ 习题参考答案326

附录Ⅶ 主要参考书目330