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第一章 量子力学基础1

（一）旧量子论3

1-1 量子论的诞生3

（二）波粒二象性6

（三）不确定关系9

（一）波函数及其性质11

1-2 实物粒子运动状态——波函数11

（二）态叠加原理及其应用13

（一）算符理论初步14

1-3 波函数的求解14

（二）量子力学的基本假定16

（三）微观粒子的运动规律——薛定谔方程17

1-4 简单体系18

（一）势箱中的粒子19

（二）简谐振子22

（三）刚性转子24

习题28

附录Ⅰ 线性谐振子方程的解30

附录Ⅱ 刚性转子方程（即角动量本征方程）的解31

第二章 原子结构和原子光谱37

（一）方程的建立39

2-1 单电子原子的薛定谔方程及其解39

（二）方程的一般解40

（三）解的讨论43

（四）轨道的空间分布47

（一）多电子原子的薛定谔方程及原子单位54

2-2 多电子原子的薛定谔方程及其解54

（二）单电子独立模型与轨道近似55

（三）中心力场近似56

（四）屏蔽模型57

（五）自洽场方法60

2-3 电子自旋和核外电子排布规则61

（一）电子自旋62

（二）全同粒子和保里原理64

（三）核外电子排布规则68

（一）多电子原子状态72

2-4 原子状态和原子光谱项72

（二）原子光谱项74

（三）原子光谱78

习题86

附录 R（r）方程的解89

第三章 共价键理论和双原子分子结构93

（一）价键理论对？分子的处理95

3-1 价键理论95

（二）解的讨论100

（三）价键理论的要点和应用104

（四）杂化轨道理论105

（一）分子轨道理论对？的处理112

3-2 分子轨道理论112

（二）解的讨论114

（三）分子轨道理论的要点118

（四）分子轨道理论和价键理论的比较123

3-3 双原子分子结构124

（一）分子轨道的符号和能级125

（二）同核双原子分子结构127

（三）异核双原子分子结构129

（四）双原子分子光谱项131

习题134

第四章 分子对称性和点群137

（一）对称元素和对称操作的种类139

4-1 对称元素和对称操作139

（二）对称操作的乘法表140

（三）对称操作组合的若干规则141

（一）群的基础知识142

4-2 分子点群142

（二）分子点群及分类144

（二）分子所属点群的判断方法147

（四）分子的对称性和物理性质149

（一）对称操作的矩阵表示150

4-3 群表示理论150

（二）表示和特征标152

（三）不可约表示的性质155

（一）能量本征函数是不可约表示的基157

4-4 群论在化学中的应用157

（二）对称性匹配群轨道158

（三）投影算符及其应用159

（四）直积和非零矩阵元的检验162

习题164

第五章 多原子分子结构167

（一）离域分子轨道169

5-1 饱和多原子分子结构169

（二）定域轨道理论172

（三）离域轨道和定域轨道关系174

5-2 共轭分子结构175

（一）休克尔分子轨道法176

（二）HMO应用实例177

（二）共轭直链多烯和共轭环多烯179

（四）杂化原子和无机共轭分子180

（一）缺电子分子和多中心键182

5-3 缺电子分子和原子簇结构182

（五）共轭大π键的类型182

（二）硼烷（碳硼烷）的结构规则186

（二）原子簇化合物及其分类186

（四）多面体碳原子簇结构规则190

（五）过渡金属原子簇化合物结构规则192

5-4 配位化合物结构193

（一）晶体场理论194

（二）分子轨道理论200

（二）σ-π配键与有关的配位化合物204

（一）Ab initio方法206

5-5 量子化学计算方法和分子性质的计算206

（二）DFT方法208

（二）分子性质的计算209

习题213

第六章 分子间相互作用217

（三）色散力219

（二）诱导力219

6-1 分子间作用力219

（一）静电力219

（四）分子间作用能220

（五）分子间势能函数与范德华半径221

6-2 气体中的分子间相互作用223

（一）实际气体和范德华方程224

（二）临界点和超临界现象226

（三）对比态原理227

（一）液体结构特征和径向分布函数J（R）228

6-3 液体中的分子间相互作用228

（二）J（R）的测定和计算230

（三）氢键和疏水作用233

6-4 超分子结构化学及分子组装234

（二）分子识别和超分子自组装235

（一）形成稳定超分子的因素235

习题239

第七章 固态241

（一）周期性和点阵243

7-1 晶体结构周期性243

（二）点阵单位和晶胞244

（三）晶面表示方法246

（一）晶体中的对称元素247

7-2 晶体结构对称性247

（二）晶系和14种空间点阵250

（三）晶体的宏观对称性和32点群252

7-3 金属晶体254

（四）晶体的微观对称性和230空间群254

（一）三种典型金属单质结构255

（二）金属原子半径259

（三）合金结构259

（四）能带理论260

（一）几种典型的离子晶体结构266

7-4 离子晶体266

（二）点阵能268

（三）离子半径和离子极化272

（四）泡林规则和复杂离子化合物结构273

7-5 共价晶体和其他键型晶体276

（一）共价晶体——金刚石277

（二）混合键型晶体——石墨278

（三）氢键型晶体——冰279

（四）分子晶体——干冰280

（一）晶体缺陷281

7-6 实际固体281

（二）非晶态282

习题285

第八章 微观结构测定的基本原理（1）——分子光谱289

8-1 概论291

（一）刚性转子模型294

8-2 转动光谱294

（二）非刚性转子模型296

（三）多原子分子转动光谱298

（一）谐振子模型300

8-3 振动光谱300

（二）非谐振子模型301

（三）振动光谱的精细结构（振转光谱）305

（四）多原子分子振动模式306

8-4 电子光谱310

（一）电子能级和电子光谱选律311

（二）电子光谱的精细结构（电子振动光谱）312

（三）富兰克-康登原理313

（四）多原子分子电子光谱314

（一）拉曼散射和拉曼光谱选律315

8-5 拉曼光谱315

（二）转动和振动拉曼光谱316

习题319

第九章 微观结构测定的基本原理（2）——磁共振及其他323

（一）核磁矩及与外磁场的相互作用325

9-1 核磁共振325

（二）核磁共振现象327

（三）化学位移328

（四）核的自旋-自旋耦合333

（一）分子的磁性及与外磁场的相互作用334

9-2 顺磁共振334

（二）顺磁共振现象335

（三）g因子和超精细结构336

（一）电子能谱概述339

9-3 电子能谱339

（二）紫外光电子能谱341

（三）X射线光电子能谱345

（四）俄歇电子能谱348

9-4 X射线衍射350

（一）晶体对X射线的衍射351

（二）衍射方向353

（三）衍射强度355

（四）X射线的衍射谱358

（一）电子衍射362

9-5 电子和中子衍射362

（二）电子衍射测定气体分子的几何结构363

（三）低能电子衍射在表面分析中的应用364

习题366

（四）中子衍射366

第十章 统计热力学基础371

（一）概率373

10-1 基本概念373

（二）宏观态和微观态374

（三）热力学概率和熵376

（一）麦克斯韦-玻耳兹曼统计法378

10-2 麦克斯韦-玻耳兹曼统计378

（四）量子态能级和简并度378

（二）麦克斯韦-玻耳兹曼分布定律379

（一）配分函数的物理意义384

10-3 分子配分函数384

（二）分子配分函数与内能385

（一）系综的概念387

10-4 正则系综及配分函数387

（二）正则分布与分子配分函数388

10-5 配分函数的计算389

（三）独立等同可辨和不可辨粒子体系389

（一）平动配分函数390

（二）转动配分函数391

（三）振动配分函数394

（四）电子配分函数396

（六）粒子的全配分函数398

（五）核配分函数398

（一）玻色-爱因斯坦统计法399

10-6 量子统计399

（二）费米-狄拉克统计法400

（三）金属中自由电子的热容401

习题402

第十一章 热力学第一定律和热化学405

（一）热力学常用的一些基本概念407

11-1 热力学第一定律407

（二）热力学第一定律的表述409

（三）内能U的概念410

（五）热力学第一定律的统计解释411

（四）功W和热量Q411

（六）功的计算和可逆过程412

（一）焓的概念416

11-2 焓和热容416

（二）热容的概念417

（三）理想气体的热容418

（四）气体热容与温度的关系420

11-3 理想气体的热力学过程421

（五）等压热容和等容热容的关系421

（一）焦耳实验422

（二）绝热过程423

（三）理想气体的卡诺循环426

（一）焦耳-汤姆逊实验429

11-4 焦耳-汤姆逊效应429

（二）焦耳-汤姆逊系数430

（一）热化学方程式和标准态432

11-5 化学反应的热效应432

（二）反应进度433

（三）恒压反应热和恒容反应热及其相互关系434

（四）盖斯定律435

（五）反应焓变与温度的关系436

（一）燃烧焓437

11-6 几种重要的焓变计算437

（二）生成焓438

（三）溶解焓和稀释焓441

（四）从键焓估算反应焓变和生成焓442

习题446

第十二章 热力学第二定律和热力学第三定律453

（二）自然过程的共同特点455

（一）热力学第二定律解决什么问题455

12-1 热力学第二定律的引出455

（一）熵的引出457

12-2 过程方向性的判据——熵函数457

（二）克劳修斯不等式和熵增加原理459

（三）熵和热力学第二定律的统计解释461

12-3 热力学第三定律462

（一）热力学第三定律的引出及表述463

（二）热力学第三定律的实验验证465

（三）热力学第三定律的统计解释466

12-4 熵变的计算468

（一）恒温过程的熵变469

（二）变温过程的熵变471

（三）相变过程的熵变473

（四）标准熵的计算474

（五）化学反应的熵变476

（一）亥姆霍兹自由能及等温等容过程方向的判断478

12-5 吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能478

（二）吉布斯自由能及等温等压过程方向的判断480

（三）吉布斯和亥姆霍兹自由能的统计热力学计算482

（四）吉布斯自由能的计算483

（一）热力学的四个基本关系式487

12-6 热力学函数间的关系及其应用487

（二）麦克斯韦关系式488

（三）麦克斯韦关系式的应用489

（四）在纯物质两相平衡的应用494

（一）化学势概念的引出498

12-7 化学势498

（二）化学势与温度和压力的关系500

（三）化学势在相变和化学反应中的应用501

（四）气体化学势502

习题510

第三章 溶液体系热力学517

（一）偏摩尔量定义519

13-1 偏摩尔量519

（二）偏摩尔量的基本公式521

（一）理想溶液的经验定义和分子图像524

13-2 理想溶液及其性质524

（二）理想溶液的热力学定义525

（三）理想溶液的性质526

（一）稀溶液的经验定义和分子图像529

13-3 稀溶液及其性质529

（二）稀溶液的热力学定义530

（三）稀溶液的依数性532

（一）实际溶液及其化学势表达式539

13-4 实际溶液和活度539

（二）活度的测定544

（三）超额函数547

习题550

第十四章 化学平衡体系热力学555

14-1 化学反应的自由能降低原理557

（一）均相化学反应559

14-2 化学反应等温式和平衡常数559

（二）非均相化学反应562

（一）平衡常数的表达方式565

14-3 反应平衡常数的计算和测定方法565

（二）平衡常数的测定和计算568

（三）平衡转化率和平衡组成计算569

（一）能量零点的选择570

14-4 理想气体反应平衡常数的统计热力学计算570

（二）自由能函数的计算和应用举例571

（三）从配分函数直接计算平衡常数573

（一）平衡常数与温度的关系575

14-5 平衡常数与温度和压力的关系575

（二）平衡常数与压力的关系578

（一）常压气相反应580

14-6 气相反应条件分析580

（二）高压气相反应583

（一）液相反应585

14-7 液相反应和复杂反应条件分析585

（二）复杂反应588

习题590

第十五章 相平衡体系热力学597

（一）相、组分数和自由度599

15-1 相律599

（二）相律的推导600

（二）相图实例602

（一）单组分体系相图的理论基础602

15-2 单组分体系的相图602

（三）升华操作原理和水杨酸的升华提纯604

（四）二级相变605

（一）液固体系相图608

15-3 二组分液固体系608

（二）杠杆规则及其应用609

（三）溶解度曲线的计算611

（四）生成稳定和不稳定化合物的液固体系612

（五）生成完全互溶的固溶体的液固体系614

（六）生成部分互溶的固溶体的液固体系615

（一）理想溶液的气液体系616

15-4 二组分气液体系616

（二）完全互溶的实际溶液的气液平衡618

（三）蒸馏（或精馏）原理621

（一）部分互溶体系623

15-5 二组分液液体系623

（二）完全不互溶体系625

15-6 三组分体系626

（一）部分互溶的三液体系627

习题629

（二）固-固-液盐水体系629

第十六章 界面现象和胶体分散体系635

16-1 表面自由能和表面张力637

（一）表面自由能及其定义638

（二）表面张力639

（一）弯曲液面的附加压力640

16-2 弯曲液体的表面现象640

（二）附加压力与曲面的曲率半径和表面张力的关系641

（三）表面曲率与液体蒸气压的关系642

（二）接触角与润湿的关系644

（一）黏附功644

16-3 润湿和铺展644

（一）表面相和表面过剩量645

16-4 表面相热力学645

（二）吉布斯吸附方程式647

（一）表面活性剂的分类及其定向排列功能648

16-5 表面活性剂648

（二）表面活性剂的作用650

（一）胶体体系的分类654

16-6 胶体分散体系654

（三）表面活性剂的结构与其性能间的关系654

（二）胶体体系的不稳定性及其电化学性质655

习题662

第十七章 气体的吸附和表面化学665

（二）吸附势能曲线667

（一）物理吸附和化学吸附667

17-1 气体在固体表面的吸附667

（三）朗格缪尔吸附等温式669

（四）费罗因德利希和捷姆金吸附等温式671

（五）BET吸附等温式及比表面测定原理672

（一）表面组成的研究673

17-2 现代表面化学的研究内容673

（三）表面反应的研究674

（二）表面结构的研究674

（一）表面组成和价态的影响676

17-3 表面性质对表面反应性能的影响676

（二）表面结构的影响678

（一）热脱附方法研究表面吸附态681

17-4 表面吸附态和表面反应机理681

（二）用表面能谱研究表面吸附态683

（三）用隧道扫描探针研究表面吸附态685

习题687

第十八章 传递过程和非平衡态热力学689

（一）热传导691

18-1 传递过程基本规律691

（二）黏度692

（三）扩散693

（一）熵产生原理695

18-2 非平衡态热力学695

（二）昂萨格倒易关系698

（三）最小熵产生原理699

习题700

第十九章 化学动力学基本规律703

（一）化学反应速率707

19-1 化学反应的速率方程707

（二）质量作用定律708

（三）反应级数和反应分子数709

19-2 具有简单级数的反应710

（二）一级反应711

（一）零级反应711

（三）二级反应714

（四）三级反应716

（五）速率方程的确定717

（一）温度和反应速率之间的经验关系式720

19-3 温度对反应速率的影响720

（二）活化能对反应速率的影响722

（三）活化能的物理意义723

（一）对峙反应724

19-4 典型的复杂反应724

（二）平行反应725

（三）连续反应726

（二）稳态近似729

（一）反应机理729

19-5 反应机理和近似处理方法729

（三）平衡态近似730

（一）微观可逆性原理和仔细平衡原理731

19-6 化学反应中的动态与平衡731

（二）速率常数与平衡常数的关系732

习题734

第二十章 各种反应体系的动力学741

（一）直链反应743

20-1 链反应743

（二）支链反应746

（一）遭遇对748

20-2 液相反应748

（二）扩散控制的反应750

（三）液相中的快速反应751

（四）化学振荡反应754

（一）催化剂的特性756

20-3 催化反应756

（二）均相催化反应759

（二）气固相催化反应760

（四）络合催化反应765

（五）不对称催化反应767

（六）酶催化反应769

20-4 流动体系反应770

（一）连续管式反应771

（二）连续釜式反应773

20-5 光化学反应775

（一）光化学基础775

（二）光化学反应的类型779

习题781

第二十一章 基元反应的速率理论787

21-1 双分子反应的简单碰撞理论789

（一）硬球碰撞模型789

（二）反应硬球碰撞模型791

（三）反应碰撞模型与实验结果比较792

21-2 反应速率的过渡态理论794

（一）过渡态理论794

（二）过渡态理论的热力学处理798

21-3 单分子反应理论801

（一）林德曼理论802

（二）RRKM理论804

21-4 分子轨道对称守恒原理805

（一）实验事实806

（二）能量相关原理807

（三）前线轨道理论810

习题812

第二十二章 分子反应动力学817

（一）总包反应819

（二）基元反应819

22-1 化学反应的不同层次819

（三）态-态反应820

22-2 势能面及反应途径823

（一）势能面823

（二）反应体系在势能面上的运动826

（三）势能面的特征对反应的影响828

22-3 分子反应动力学实验830

（一）激光的基本原理和激光器831

（二）特定状态的反应物制备835

（三）反应的测量838

习题841

第二十三章 电解质溶液843

（一）金属导体和离子导体845

（二）法拉第定律845

23-1 电解质溶液的导电现象845

（三）电解质溶液的电导率848

（四）离子的电迁移和迁移数851

23-2 电解质溶液的活度和活度系数856

（一）离子强度和活度系数856

（二）强电解质的离子相互作用理论858

习题863

第二十四章 电化学热力学867

24-1 可逆电池的电动势869

（一）化学反应的吉氏自由能变化和可逆电池的电动势869

（二）可逆电池和不可逆电池871

（三）可逆电池的电动势测定872

（四）可逆电池电动势与物质活度的关系873

（五）可逆电池的电动势和温度关系875

24-2 电极电势和标准电极电势878

（一）电池电动势产生原因878

（二）电极电势表达式879

（三）标准电极电势880

（四）可逆电极的种类882

（五）电极电势和电池电动势的计算884

24-3 浓差电池和液体接界电势885

（一）浓差电池885

（二）液体接界电势886

（三）液体接界电势的计算887

24-4 离子选择性电极和膜电势888

（一）用氢离子选择性电极测溶液pH889

（二）离子选择性电极的一般工作原理890

24-5 电势-pH图及其应用891

（一）电势-pH图的涵义891

（三）膜电势891

（二）电势-pH图的构建及其应用892

习题894

第二十五章 电化学动力学及其应用901

25-1 电极极化903

（一）极化和超电势903

（二）氢超电势理论905

（三）超电势的测量方法及其应用907

25-2 电化学测量910

（一）循环伏安法910

（二）计时电流和计时电位法913

（三）交流阻抗法914

25-3 应用电化学916

（一）电解916

（二）金属的电沉积917

（三）金属的腐蚀和防腐919

（四）化学电源921

25-4 电化学中的若干现代研究课题926

（一）表面电化学926

（二）电极过程的时空分辨931

（三）光电化学933

习题935

附录939

Ⅰ一些单质及化合物的热容与温度的关系（101.325 kPa，298.15 K）939

Ⅱ一些有机化合物的标准燃烧焓（298.15 K）949

Ⅲ 国际单位制（SI）949

Ⅳ一些物理和化学的基本常数（1986年国际推荐值）950

Ⅴ常用的换算因数951

Ⅵ化学上重要点群的特征标表952

参考读物964

主题索引967

外国人名索引978