本书全面而系统地介绍了
物理化学的基本内容，全书包括：热力学第一定律及应用、热力学第二定律、多组分系统热力学与溶液、化学平衡热力学、相平衡热力学、
基础化学反应
动力学、复杂反应及特殊反应动力学、电解质溶液、
电池电动势及极化现象、液体的表面现象、固体的表面现象、胶体及其制备、胶体的基本性质、胶体的稳定性与聚沉、乳状液、泡沫与气溶胶、
高分子溶液与凝胶、统计热力学基础共17章。为了更符合轻工、食品类专业的培养要求，本书对胶体与界面部分的讲述较为全面。为方便学习，每章后配有
习题，书后附有参考答案。本书叙述简明扼要，概念清楚，兼收讲授与自学的特点，适用性较强。
本书可作为高等院校
化工、轻工、食品、
生物、
材料和环境等专业的
教材，对农学、
石油和纺织专业，也有一定的参考价值。
物理化学是化学、化工、轻工、食品、生物、材料、环境等专业的一门重要的基础课。本书主要内容是参照这些专业的教学大纲要求及我国量与单位的
国家标准编写的。在编写过程中，参阅了部分国内外各种类型《物理化学》、《物理化学与
胶体化学》、《胶体化学》教材，以求博取众家之长。本书适用于70～110学时的理论课教学要求，使用时可按专业需要自行取舍教材内容。
本书在内容安排上，根据学科发展和面向21世纪教学改革的要求，在注重化学热力学的基础上，适当加强了化学动力学、表面化学、胶体化学的内容，选材上力求反映本学科的
现代发展水平。本书内容分为三个层次；第一层次是教学基本要求的层次；第二层次是深入提高的内容，用“”标出，供教学中选用；第三层次是拓宽知识面的内容，用“”标出，供学生阅读参考。
在内容阐述方面，第一，深入浅出，简练清晰；第二，广泛联系化工、轻工、食品、生物、材料等专业的实际要求，同时又保证本学科的科学性、系统性和完整性。
本书还具有便于学生自学的特点，经验证明，在学生课前自学的基础上提纲挈领重点讲授，收效较好。作者认为，凡学生能看懂的内容，只需总结理顺，分清主次，明确其来龙去脉，再辅之以习题和讨论予以巩固，能收到较佳的教学效果，这一方面有利于提高学生自学和独立思考问题的能力，同时也可精简讲课学时，减轻学生课内负担，给学生更多的学习主动性。书末列出了一些参考文献可供读者选读。
本书由热力学篇、动力学篇、
电化学篇、界面篇、胶体篇、统计篇6个部分组成。张玉军任主编，闫向阳、杨喜平任副主编。杨喜平编写第1章，第2章；刘建平编写第3章；杨新丽、闫向阳编写第4章，第5章；闫向阳、杨新丽编写第6章，第7章；曹晓雨、张玉军编写第8章，第9章；尹春玲、张玉军编写第10章，第11章；徐三魁、曹晓雨、张玉军编写第12章，第13章，第14章；李文明（河南农业大学）、张玉军编写第15章，第16章，第17章，附录。本书由张玉军制定编写大纲，初稿由张玉军、闫向阳、杨喜平负责修改，最后由张玉军统读定稿。
在本书编写过程中，得到了河南工业大学、河南农业大学等校有关领导和教务部门的大力支持，在此表示衷心感谢。
因编者水平有限，书中疏漏之处在所难免，敬请广大读者批评指正。
张玉军
200710于郑州
热力学篇
第1章热力学第一定律及应用1
11热力学方法及特点1
12热力学基本概念2
121系统与环境2
122系统的宏观性质2
123相的定义2
124系统的状态和状态函数2
125偏微分和全微分在描述系统状态变化上的应用3
126热力学平衡态3
127系统的变化过程与途径4
128热和功4
13热力学第一定律5
131能量守恒原理——热力学第一定律5
132热力学能6
133热力学第一定律的
数学表达式6
14可逆过程与可逆体积功7
141功与过程7
142可逆过程与不可逆过程7
15热与过程9
151等容过程热QV9
152等压过程热Qp与焓10
153热容10
154热容与温度的关系11
16理想气体热力学12
161焦耳
实验12
162理想气体的Cp,m与CV,m的关系14
163理想气体的绝热过程和绝热过程功16
164理想气体单纯pVT变化ΔU、ΔH的
计算18
17相变过程热力学20
171相变热及相变化的ΔH20
172相变化过程的体积功21
173相变化过程的ΔU21
18热化学22
181
化学反应热效应22
182化学反应等压热效应和等容热效应22
183标准摩尔反应热23
184热化学方程式25
185赫斯定律25
186反应热的计算26
187反应热（焓）与温度的关系——基尔霍夫定律28
习题33
第2章热力学第二定律36
21自发过程的特点与热力学第二定律36
211自发过程的方向和限度36
212热力学第二定律37
22熵及熵增原理38
221卡诺循环与卡诺定理38
222可逆过程的热温商——熵函数的引出40
223不可逆过程的热温商42
224热力学第二定律的数学表达式42
225熵增原理与熵判据43
226熵变的计算43
23化学反应的熵变49
231热力学第三定律50
232物质的规定摩尔熵和标准摩尔熵50
233化学反应熵变的计算50
24熵的物理意义简介51
25亥姆霍兹函数与吉布斯函数52
251热力学第一定律和热力学第二定律的联合表达式52
252亥姆霍兹函数（A）及判据52
253吉布斯函数（G）及判据53
26热力学的一些重要关系式54
261五个热力学函数之间的关系54
262热力学基本关系式54
263对应系数关系式55
264麦克斯韦（Maxwell）关系式55
27ΔG的计算57
271简单变化过程ΔG的计算57
272相变过程ΔG的计算58
273化学变化过程中的ΔG的计算59
274ΔG随温度T的变化60
习题60
第3章多组分系统热力学与溶液63
31混合物和溶液63
311混合物和溶液的分类63
312溶液组成的表示方法63
32偏摩尔量64
321偏摩尔量的定义65
322偏摩尔量的集合公式66
323吉布斯杜亥姆方程67
324偏摩尔量的测定67
325偏摩尔量之间的函数关系68
33化学势68
331化学势的定义68
332多组分组成可变系统的热力学基本关系式69
333化学势判据70
34气体的化学势与标准态72
341理想气体的化学势72
342实际气体的化学势73
35溶液中各组分的化学势74
351稀溶液中两个经验定律74
352理想溶液中各组分的化学势76
353稀溶液中各组分的化学势78
354理想溶液的通性80
355非理想溶液中各组分的化学势81
36稀溶液的依数性84
361蒸气压降低84
362凝固点降低84
363沸点升高85
364渗透压86
37分配定律及其应用88
371分配定律88
372分配定律的应用——萃取89
习题90
第4章化学平衡热力学92
41化学平衡热力学原理92
411化学反应的方向和限度92
412化学反应的摩尔吉布斯函数变92
413化学反应的平衡条件93
42化学反应的等温方程式和标准平衡常数93
421化学反应的等温方程式93
422标准平衡常数94
423化学反应方向和限度的判断95
43平衡常数的各种表示方式96
431理想气体反应的平衡常数96
432实际气体反应的平衡常数98
433理想溶液反应的平衡常数99
434稀溶液反应的平衡常数99
435非理想溶液反应的平衡常数99
436多相反应的平衡常数100
44平衡常数的热力学计算100
441由ΔfGm计算平衡常数101
442利用ΔrＨm和ΔrSm数值计算平衡常数102
443利用几个有关化学反应的ΔｒＧm值计算平衡常数102
45平衡常数的实验测定及平衡组成的计算103
451平衡常数的实验测定103
452平衡转化率的计算104
453平衡组成的计算105
46温度对平衡常数的影响106
47其他可控条件对化学平衡的影响109
471压力对平衡的影响109
472惰性气体对化学平衡的影响111
473原料配比对化学平衡的影响112
48同时反应的化学平衡和耦合反应的化学平衡112
481同时反应的化学平衡112
482耦合反应的化学平衡113
习题115
第5章相平衡的热力学118
51基本概念118
511相与相数118
512物种数和(独立)组分数118
513自由度119
514相律119
52单组分系统的相图120
521水的相图121
522克拉贝龙克劳修斯方程122
53二组分气液平衡系统的相图124
531二组分液态完全互溶的理想溶液系统的蒸气压组成图124
532二组分液态完全互溶的理想溶液系统的沸点组成图125
533杠杆规则125
534二组分液态完全互溶非理想溶液系统的蒸气压组成相图和沸点组成相图125
535精馏原理127
536完全不互溶的液体系统——水蒸气蒸馏原理128
54二组分液液平衡系统的相图129
541具有最高临界溶解温度的系统130
542具有最低临界溶解温度的系统130
543同时具有两种临界溶解度的系统130
55二组分液固平衡系统的相图131
551生成简单低共熔物的系统131
552生成化合物的二组分系统131
553二组分系统部分互溶的固熔体相图132
56三组分系统的相图133
561三组分系统的组成表示方法133
562部分互溶三液体系统134
习题135
动力学篇
第6章基础化学反应动力学137
61反应速率与反应机理137
611化学反应速率的定义137
612反应机理138
613反应速率的测定139
62化学反应速率方程139
621速率方程139
622反应级数140
623速率常数141
63反应速率方程的积分式141
631零级反应141
632一级反应141
633二级反应142
634ｎ级反应144
635用分压表示的速率方程144
64反应级数与速率常数的确定145
641积分法145
642微分法145
65温度对反应速率的影响148
651范特荷夫规则149
652阿仑尼乌斯公式149
66化学反应的活化能150
661活化能的物理意义150
662活化能确定151
663求反应的最适宜温度153
67化学反应速率理论154
671简单碰撞理论155
672过渡状态理论157
习题160
第7章复杂反应及特殊反应动力学163
71典型复杂反应163
711对峙反应163
712平行反应164
713连串反应165
72复杂反应速率的近似处理法166
721选取速率控制步骤法167
722稳态近似法167
723平衡态近似法168
73链反应171
731直链反应的特征及速率方程172
732链爆炸与链爆炸反应界限173
74溶液中的反应动力学175
741溶剂与反应组分无明显相互作用的情况175
742溶剂与反应组分有明显相互作用的情况176
743溶液中快速反应的处理方法——弛豫法177
75
光化学反应动力学178
751光化学反应的基本定律179
752光化学反应机理及速率方程180
753
激光化学反应简介181
76
催化反应181
761催化作用181
762均相催化反应183
763多相催化反应185
77
酶催化反应动力学186
771酶催化反应的特点186
772酶催化反应动力学187
773温度和ｐＨ对酶催化反应速率的影响188
774酶催化反应的应用和模拟188
78现代化学动力学研究
技术189
781快速混合技术189
782闪光光解技术189
783分子束交叉技术189
784飞秒化学190
79化学振荡190
习题192
电化学篇
第8章电解质溶液194
８１导体的分类194
８１１电子导体194
８１２离子导体194
８２电解质溶液的导电性能194
８２１电解质溶液的导电机理194
８２２法拉第电解定律195
８３离子的电迁移现象与迁移数195
８３１离子的电迁移现象195
８３２离子的迁移数196
８３３迁移数的测定方法199
８４电导、电导率和摩尔电导率201
８４１定义201
８４２电解质溶液电导的测定202
８４３电导率、摩尔电导率与浓度的关系203
８４４离子独立运动定律和离子电导204
８５电导测定的应用207
８５１弱电解质电离平衡常数测定207
８５２水的纯度测定208
８５３难溶盐的溶解度测定209
８５４电导滴定209
８６强电解质溶液的活度及活度系数210
８６１溶液中电解质的平均活度和平均活度系数210
８６２离子强度213
８７强电解质溶液理论213
８７１离子氛模型213
８７２德拜休格尔极限公式213
８７３昂萨格（Ｏｎｓａｇｅｒ）理论215
习题215
第9章电池电动势及极化现象217
９１可逆电池217
９１１原电池217
９１２可逆电池与不可逆电池217
９１３电动势的测定218
９１４电池的书面表达方法219
９２电极电势及可逆电极的种类220
９２１电极电势的产生220
９２２电极电势与标准氢电极221
９２３标准电极电势221
９２４可逆电极种类223
９３可逆电池热力学224
９３１可逆电池电动势与电池反应的吉布斯函数的关系224
９３２由电动势的温度系数计算电池反应的熵变224
９３３由电池电动势及电动势的温度系数计算电池反应的焓变225
９３４计算可逆电池放电时反应过程的热效应225
９３５可逆电池的基本方程——能斯特方程226
９４液体接界电势与浓差电池227
９４１液体接界电势227
９４２浓差电池228
９４３消除液体接界电势的方法230
９５电动势的测定应用230
９５１ｐＨ值的测定230
９５２平衡常数及溶度积的测定231
９５３电势滴定232
９６不可逆电极过程233
９６１分解电压233
９６２极化现象和超电势234
９６３极谱
分析原理236
９７化学电源238
９７１一次电池238
９７２二次电池238
９７３
燃料电池239
习题239
界面篇
第10章液体的表面现象241
101表面吉布斯函数与表面张力241
1011表面功与表面吉布斯函数241
1012表面张力242
1013影响表面张力的因素243
1014分散度与比表面243
102弯曲液面的特性244
1021弯曲液面的附加压力244
1022毛细现象245
103开尔文方程246
1031微小液滴的饱和蒸气压246
1032亚稳定状态和新相生成248
104溶液表面的吸附248
1041表面张力与溶液浓度的关系248
1042溶液表面的吸附与吉布斯吸附等温式250
105*表面膜251
1051不溶物单分子膜251
1052表面压与膜天平252
1053表面膜的状态252
1054表面膜的应用254
1055生物膜255
106
表面活性剂溶液系统255
1061表面活性剂的结构与分类255
1062表面活性剂的HLB值255
1063表面活性剂溶液中的胶束化作用257
1064*胶束的应用——增溶作用258
1065*液晶261
习题262
第11章固体的表面现象264
111*固体表面的特征264
1111固体表面的不均匀性264
1112固体的表面能265
112润湿现象266
1121润湿现象的分类266
1122接触角与润湿方程267
113固体表面对气体的吸附268
1131物理吸附268
1132化学吸附269
1133吸附曲线270
1134吸附热271
1135吸附等温经验式271
114单分子层吸附理论272
1141朗格缪尔吸附等温方程式272
1142朗格缪尔吸附等温方程式的应用273
1143解离吸附274
1144混合吸附274
115*多分子层吸附理论275
1151BET吸附等温方程式275
1152BET方程的性质及应用278
116固液界面吸附280
1161固体自稀溶液中吸附280
1162固体自浓溶液中吸附282
1163影响固体自非电解质溶液吸附的因素284
1164固体自电解质溶液中吸附285
117*固体吸附剂及应用286
1171活性炭286
1172硅胶286
1173活性氧化铝286
1174分子筛287
1175离子交换剂287
1176色谱法287
习题288
胶体篇
第12章胶体及其制备290
121胶体化学概述290
1211胶体化学的研究内容290
1212胶体化学的发展简史291
1213胶体化学的应用及发展前景292
122分散系统与胶体系统的分类293
1221分散系统的分类293
1222胶体系统的分类294
123*胶体的制备及净化295
1231胶体的制备295
1232凝聚法制备溶胶的原理298
1233单分散溶胶299
1234胶体的纯化及应用299
习题301
第13章胶体的基本性质302
131胶体的运动性质302
1311布朗运动302
1312涨落现象304
1313溶胶的渗透压305
1314扩散现象305
1315沉降与沉降平衡306
132胶体的光学性质310
1321丁铎尔效应310
1322瑞利公式311
1323超显微镜及其应用312
133胶体的电学性质313
1331电动现象313
1332胶粒表面电荷的来源314
1333胶体双电层理论315
1334胶体粒子的结构319
1335电泳的应用及实验方法320
134胶体的流变性质322
1341牛顿流体322
1342稀溶液的黏度322
1343浓分散系统的流变性质327
1344黏度的测量——毛细管法328
习题330
第14章胶体的稳定性与聚沉332
141电解质的聚沉作用332
1411聚沉作用332
1412聚沉的实验方法332
1413聚沉的实验规律332
142胶体的稳定性理论——DLVO理论335
1421胶体质点间的相互吸引作用335
1422胶体双电层的排斥作用336
1423总势能曲线与胶体的稳定性337
1424舒尔策哈代规则的定量说明339
143*聚沉动力学340
144吸附高分子对胶体的稳定作用342
1441空间稳定作用的实验规律342
1442空间稳定效应理论343
145*自由高分子对胶体的稳定作用344
1451空缺稳定机制344
1452影响空缺稳定的因素346
146*高分子引起胶体的絮凝作用347
1461高分子对胶体絮凝作用的机理347
1462影响高分子对胶体絮凝的因素347
1463高分子絮凝剂的优点348
1464常用的高分子絮凝剂348
习题348
第15章乳状液、泡沫与气溶胶350
151乳状液概述350
1511乳状液的定义350
1512乳状液的类型350
1513乳状液的应用350
152乳状液的制备及物理性质351
1521制备方法351
1522物理性质351
153影响乳状液类型的因素352
1531相体积理论352
1532定向楔理论352
1533乳化剂溶解度与乳状液类型353
154乳状液的稳定性353
1541界面张力作用353
1542界面膜的性质353
1543界面电荷的影响353
1544固体粉末的稳定作用354
155乳状液的变型与破坏355
1551变型机制355
1552影响乳状液变型的因素356
1553破乳的方法356
156乳化剂的分类与选择357
1561乳化剂的分类357
1562乳化剂的选择357
157*微乳状液359
1571概述359
1572微乳状液的形成359
1573微乳状液的性质359
1574微乳状液形成机理360
1575微乳状液的应用360
158*泡沫361
1581泡沫概述361
1582泡沫的稳定性361
1583消泡作用363
159*气溶胶365
习题366
第16章高分子溶液与凝胶367
161高分子化合物的结构特征367
162高分子化合物的分子量368
163高分子溶液的性质369
1631基本性质369
1632高分子电解质溶液的电学性质370
1633高分子溶液的渗透压371
1634唐南平衡373
164高分子溶液稳定性的破坏376
1641盐析作用377
1642外加絮凝剂377
1643pH值对絮凝的影响378
1644高分子电解质溶液的相互作用378
1645乳粒积并作用378
165*凝胶378
1651胶凝作用379
1652凝胶的结构379
1653凝胶的性质380
习题382
统计篇
第17章*统计热力学基础383
171统计热力学的分类及研究方法383
1711统计系统的分类383
1712统计热力学的研究方法383
172最概然分布383
1721系统及粒子的微观状态383
1722能级分布与状态分布384
1723分布的微观状态数WD与系统的总微观状态数 Ω384
1724分布概率384
1725最概然分布与平衡分布385
173统计系综理论387
1731统计系综的定义及分类387
1732统计热力学基本假设387
1733正则系综的系统量子态分布及概率388
174麦克斯韦——玻耳兹曼分布389
175粒子配分函数390
1751系统的正则配分函数Z与粒子配分函数q的关系390
1752配分函数的因子分解390
1753能量零点的选择对配分函数q值的影响391
1754配分函数的计算392
１７６热力学函数与配分函数的关系395
１７６１热力学量与统计力学量的关联395
１７６２热力学函数与正则配分函数关系396
１７６３热力学函数与粒子配分函数的关系397
１７７理想气体的统计热力学398
１７７１理想气体的统计力学模型398
１７７２理想气体的热容398
１７７３理想气体的熵399
１７７４理想气体的化学势400
１７７５理想气体反应的标准平衡常数401
习题401
附录403
附录一国际单位制403
附录二元素的相对原子质量表（ＩＵＰＡＣ ２００５）404
附录三基本常数406
附录四换算系数406
附录五某些物质的临界参数407
附录六某些气体等压热容与温度的关系408
附录七某些物质的标准摩尔生成热、标准摩尔生成吉布斯函数、标准熵及
热容数据(２９８１５Ｋ）409
附录八某些有机化合物的标准摩尔燃烧热（２９８15Ｋ）412
习题参考答案413
主要参考书420
本书可作为高等院校化工、轻工、食品、生物、材料和环境等专业的教材，对农学、石油和纺织专业，也有一定的参考价值。
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