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出版者:中央广播电视大学出版社

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出版时间:2002-09-01

价格:42.0

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isbn号码:9787304023164

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《现代物理化学精要》 引言 在浩瀚的科学知识海洋中，物理化学犹如一颗璀璨的明珠，连接着宏观世界的物理规律与微观世界的物质本质。它不仅是理解化学反应、物质结构、能量转化等核心化学概念的基石，更是推动材料科学、生命科学、能源科学等前沿领域发展的关键驱动力。《现代物理化学精要》旨在为广大读者，特别是化学、化工、材料、药学、生命科学等相关专业的研究生、本科生以及致力于深入理解物理化学精髓的科研人员，提供一本内容详实、条理清晰、融汇贯通的参考读物。本书力求在保留物理化学核心理论体系的同时，注入新的研究视角与前沿进展，帮助读者构建一个扎实而现代的物理化学知识框架。 第一部分：热力学——能量的语言与物质的转化 热力学是物理化学的基石，它以能量守恒和熵增原理为核心，揭示了物质世界的能量转化规律和过程的方向性。本书的第一部分将系统阐述热力学的基本概念、定律以及在化学过程中的应用。 热力学基本概念与第一定律： 我们将从状态函数、路径函数、功、热、内能等基本概念出发，深入讲解热力学第一定律（能量守恒定律）。重点在于理解过程的热力学计算，如绝热过程、等温过程、等容过程、等压过程以及化学反应的热效应（生成焓、燃烧焓、中和焓等）的测定与应用，包括盖斯定律的灵活运用。此外，还将探讨恒容热容与恒压热容的区别与联系，以及其在计算热力学函数变化中的作用。 热力学第二定律与熵： 紧随第一定律的步伐，本书将详细介绍热力学第二定律，核心概念是熵。我们将从可逆过程与不可逆过程的定义入手，理解熵的统计力学解释，即微观状态的数量。随后，我们将深入探讨熵的计算，包括相变熵、混合熵、化学反应熵以及环境熵，并重点解析熵增原理如何决定自然过程的方向。卡诺循环、卡诺定理以及效率的概念将作为理解热力学效率的经典模型进行讲解。 热力学第三定律与绝对熵： 本部分将介绍热力学第三定律，即绝对零度时晶体物质的熵为零。在此基础上，我们将讲解绝对熵的计算，以及其在判断物质稳定性和预测化学反应方向中的重要性。 吉布斯自由能与亥姆霍兹自由能： 为了更方便地判断化学反应和物理过程在等温等压或等温等容条件下的自发性，我们将详细介绍吉布斯自由能（G）和亥姆霍兹自由能（A）。深入分析其定义、判据（ΔG < 0, ΔA < 0）以及与焓、熵、温度之间的关系。本书将通过大量实例，演示如何利用自由能变化来预测化学反应的可行性，以及相平衡、溶解平衡的条件。 多组分系统热力学： 随着系统复杂度的增加，我们将引入多组分系统的热力学概念，如化学势、逸度、活度等。重点阐述逸度系数和活度系数的概念，以及它们在非理想溶液和气体混合物中的应用。相律（Gibbs相律）将是理解多组分系统相平衡的关键工具，我们将通过解析各种相图，来理解不同条件下物质的存在状态。 化学平衡： 化学平衡是热力学在化学反应中的核心应用。我们将详细讲解化学平衡常数（Kp, Kc, Kx）与热力学函数（ΔG°, ΔH°, ΔS°）的关系，以及如何利用这些关系来预测反应的转化率和优化反应条件。范特霍夫等温方程和范特霍夫等压方程将作为描述平衡常数随温度和压力变化的理论工具进行深入剖析。 第二部分：量子化学与分子结构——微观世界的奥秘 量子化学是物理化学中研究原子、分子结构与性质的理论基础，它揭示了微观粒子行为的独特规律，是理解化学键、分子光谱、反应机理的基石。 量子力学基本原理： 本部分将从量子力学的基本假设出发，介绍薛定谔方程及其在简单体系（如一维无限深势阱、有限深势阱、谐振子、刚性转子）中的应用。我们将重点讲解波函数、概率密度、算符、本征值与本征函数等核心概念。海森堡不确定性原理将帮助读者理解微观粒子行为的内在局限性。 原子结构： 在量子力学原理的基础上，我们将探讨氢原子的量子模型，理解电子的轨道、角量子数、磁量子数、自旋量子数以及电子排布规则（泡利不相容原理、洪特规则）。这将为理解多电子原子结构和元素周期律打下基础。 化学键理论： 分子是如何形成的？化学键的本质是什么？本书将深入探讨两种主要的化学键理论：价键理论（VB）和分子轨道理论（MO）。我们将通过对H2, O2, N2等简单分子的分析，讲解σ键、π键、杂化轨道（sp, sp², sp³）的概念，以及如何利用VB理论解释分子的几何构型。分子轨道理论将从头构建和分析分子的电子结构，讲解成键轨道、反键轨道、非键轨道以及最高占据分子轨道（HOMO）和最低未占据分子轨道（LUMO）的概念，并利用MO图分析分子的稳定性、键级和磁性。 分子光谱： 分子结构与能量的量子化导致其能够吸收或发射特定频率的光，形成分子光谱。本书将详细介绍几种重要的分子光谱技术，包括： 转动光谱： 阐述刚性转子模型，以及如何利用转动光谱信息确定分子的转动惯量和键长。 振动光谱（红外光谱）： 讲解简谐振子模型，理解简正振动模式，以及如何通过红外光谱分析官能团、判断分子结构和同分异构体。 电子光谱（紫外-可见光谱）： 介绍不同电子跃迁类型（σ→σ, n→σ, π→π, n→π），分析化合物的生色团和助色团，以及其在定量分析中的应用。 核磁共振谱（NMR）： 详细介绍¹H NMR和¹³C NMR的基本原理，包括化学位移、自旋-自旋裂分、积分面积等信息，并重点讲解如何解析NMR谱图以确定有机化合物的结构。 分子对称性： 分子对称性在理解分子的光谱性质、电子结构和反应活性方面扮演着重要角色。本书将介绍点群理论，讲解对称元素、对称操作以及各种点群的分类。我们将展示如何利用对称性来判断分子的极性、光学活性以及简化光谱分析。 第三部分：化学动力学——化学反应的速率与机理 化学动力学研究化学反应的速率、影响因素以及反应机理，是理解和控制化学过程、设计反应器的关键。 反应速率与反应级数： 本部分将从平均速率和瞬时速率的概念出发，介绍如何通过实验测定反应速率。重点讲解零级、一级、二级反应的速率方程、半衰期以及如何通过积分法和微分法确定反应级数。 影响反应速率的因素： 除了反应物浓度，温度、催化剂、溶剂等也会显著影响反应速率。我们将深入分析这些因素的作用机制： 温度效应（阿伦尼乌斯方程）： 详细阐述阿伦尼乌斯方程，理解活化能的概念，并探讨温度对反应速率的影响。 催化作用： 区分均相催化和多相催化，介绍催化剂如何降低活化能、改变反应路径，并分析酶催化的特点。 溶剂效应： 探讨溶剂极性、粘度等对反应速率的影响。 反应机理： 反应机理是指化学反应经过的一系列基元反应。我们将介绍稳态近似法、米氏方程等用于推导复杂反应的速率方程，并利用实验证据（如示踪原子法、同位素标记法）来验证反应机理。 复合反应与链反应： 本部分将介绍可逆反应、平行反应、对峙反应等复合反应的特点，以及链反应（如自由基链反应）的引发、增长、终止步骤。 表面化学动力学： 在多相催化和吸附过程中，表面反应占有重要地位。我们将介绍朗缪尔吸附等温线、BET吸附理论，以及表面反应动力学的相关模型。 现代动力学前沿： 简要介绍飞秒光谱、单分子动力学等前沿研究方法，以及其在揭示超快化学反应过程和复杂动力学行为中的作用。 第四部分：电化学——离子导电与氧化还原 电化学是研究电能与化学能相互转化以及电解质溶液导电现象的学科，在能源储存、电化学合成、传感器等领域具有广泛应用。 电解质溶液导电性： 本部分将介绍电解质的离解理论，解释电解质溶液的电导率、摩尔电导率以及电导池常数。我们将探讨电导率与离子迁移率、浓度等因素的关系。 电极电势与能斯特方程： 深入讲解电极电势的概念，阐述标准电极电势和标准电池电动势的测定。核心内容将围绕能斯特方程展开，解析电极电势如何随电解质浓度和温度的变化而变化，并应用于计算电池电动势。 原电池与电解池： 分别介绍原电池（如丹尼尔电池）的工作原理、电化学系列和电池电动势的计算，以及电解池（如电解食盐水）的工作原理、法拉第定律在电解过程中的应用。 电化学动力学： 除了平衡态，我们还将探讨电极反应的动力学过程。介绍过电势、交换电流密度、阴极过程和阳极过程的控制步骤，以及Butler-Volmer方程在描述电极反应速率中的应用。 电化学界面现象： 讲解双电层模型，包括亥姆霍兹双电层和古依-恰普曼扩散双电层，以及它们在解释电荷在电极/溶液界面分布中的作用。 电化学应用： 结合实际，本书将重点介绍电化学在电池技术（如锂离子电池、燃料电池）、电化学传感器、电镀、防腐蚀等领域的应用，并展望其未来发展趋势。 第五部分：胶体与表面化学——界面现象的微观视角 胶体与表面化学研究宏观物体表面以及微小颗粒（胶体）的物理化学性质和行为，是理解物质分散、吸附、催化等现象的基础。 胶体分散体系： 介绍胶体分散体系的定义、分类（如溶胶、凝胶、乳浊液、泡沫）以及分散相和分散介质。 胶体的稳定性： 胶体体系为何能够稳定存在？我们将深入探讨胶体稳定性的原因，包括静电稳定机制（Zeta电势）和空间位阻稳定机制。 胶体的性质： 讲解胶体颗粒的光学性质（丁达尔效应）、运动学性质（布朗运动）以及电学性质（电泳）。 吸附： 吸附是表面化学的核心现象。本书将详细介绍吸附的类型（物理吸附和化学吸附），以及相关的吸附等温线（朗缪尔吸附等温线、BET吸附等温线）和吸附热。 表面张力与表面能： 介绍液体表面张力的产生原因，以及表面能、表面张力与可逆功的关系。 表面活性剂： 讲解表面活性剂的结构特点、临界胶束浓度（CMC）以及其在降低表面张力、形成胶束等方面的作用，并分析其在洗涤、乳化等方面的应用。 半导体表面化学： 简要介绍半导体材料的表面性质，及其在光催化、催化等领域的应用。 结论 《现代物理化学精要》力求全面而深入地展现物理化学的魅力与应用。本书不仅强调理论的严谨性，更注重与现代科学研究和工业实践的联系。我们相信，通过对本书的学习，读者将能够深刻理解物质世界运行的基本规律，为进一步的学术研究和职业生涯奠定坚实的基础，并能够以更广阔的视野和更深刻的洞察力，探索科学的无限可能。本书是献给所有渴望触及科学本质、探寻物质奥秘的求知者的宝贵财富。

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这本号称“综合”的参考书，对于我这个刚接触物理化学的本科生来说，简直是灾难性的。我本来期待它能像一位耐心的导师，循序渐进地梳理那些晦涩难懂的概念，比如热力学的四大定律是如何严丝合缝地构建起宏大体系的。然而，我打开它后，看到的却是堆砌如山的公式和各种定义，几乎没有对这些概念背后的物理图像进行任何深入的剖析。它似乎默认读者已经完全理解了微积分和基础力学的知识，直接跳到了高深的数学推导上。比如在讲到吉布斯自由能的推导时，书中只是匆匆带过了几个步骤，根本没有解释为什么引入这个函数对化学反应方向的判断如此关键，更遑论它与相图之间那种微妙的联系了。翻阅整本书，我感觉自己像是在走一座迷宫，每一步都被复杂的数学符号绊倒，却始终找不到通往真正理解的出口。它更像是一本给已经学过这门课、需要复习公式的“速查手册”，而非为我们这些初学者准备的入门读物。我花了大量时间去揣摩那些符号的含义，而不是去领悟它背后的化学原理。如果有人指望通过这本书建立起对物理化学的完整认知，我劝他们三思，它更可能带来的是挫败感和对这门学科的初步畏惧。

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最让我感到失望的是这本书对实验操作和数据处理部分的轻描淡写。物理化学的精髓，很大一部分体现在实验室中对现象的观察和对测量数据的严谨分析上。我本以为一本“参考书”至少会详细介绍一些核心实验的原理、误差来源分析以及结果的可靠性评估。然而，当我翻到“相律”那一章时，书中只是简单地提到了用提琴手（即相律实验）来确定三相点，对于如何精确控制温度和压力、如何判断体系是否达到平衡、以及如何利用最小二乘法处理多次测量数据等关键环节，几乎是一笔带过。这完全错失了将理论与实践相结合的最佳时机。我们都知道，考试中很多分析题型，都是基于对实验背景的理解来设置的。如果这本书不能提供足够的实验视角，那么考生就很难在面对那些需要结合实际操作情景的题目时找到解题的突破口。它仅仅停留在书本知识的层面，未能将物理化学的实践维度有效地纳入考量范围，这使得它在准备全面考试时显得准备不足。

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作为一个准备考研的同学，我手里已经备了好几本经典教材和习题集，本想买这本《物理化学综合课考试参考书》来补充一下“考试”的侧重点，没想到它在内容组织上显得异常松散，缺乏一条清晰的脉络来贯穿整个知识体系。例如，在处理电化学部分时，它一会儿跳到能斯特方程的应用，一会儿又突然插入一小段关于电极电势的测定方法，让人难以形成一个系统的知识框架。这种“东拉西扯”的叙述方式，使得知识点的关联性非常弱。我特别想知道，在考试中，这类知识点是如何被系统性考察的，但这本书并没有提供这方面的清晰指引。更令人困惑的是，书中的例题选择虽然数量不少，但它们似乎只是对公式的机械代入，很少涉及那些需要深度思考才能解决的、典型的综合性考点。我需要的是能够展现不同章节知识点交叉融合的难题，以此来检验我是否真正掌握了物理化学的精髓。但这本书提供的例题，很多时候只需要对某一章节的公式进行微调即可得出答案，这与我预期的“综合”二字相去甚远。它更像是一本不同章节习题的简单汇编，而非经过精心设计、旨在考察融会贯通能力的参考资料。

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这本书的术语和语言风格在不同章节之间存在着显著的不一致性，这表明它很可能不是由单一作者或一个紧密协作的团队完成的。有些章节的叙述极其口语化，甚至夹杂着一些非正式的表达，仿佛是某位教师的课堂笔记被直接收录了进来；而另一些章节，比如关于统计热力学的那部分，则完全陷入了高深的、近乎哲学思辨的论述中，充斥着晦涩的专业黑话，连惯用的符号定义都前后不一。这种风格的巨大跳跃，极大地干扰了阅读的流畅性。对于一个需要保持专注力的学习者来说，每翻过一个章节，都需要重新适应一种新的“语言环境”，这极大地消耗了认知资源。理想的参考书应该提供一种统一的、清晰的学术语言，让读者能够心无旁骛地吸收知识。这本书的内部矛盾，使得它在提供知识的同时，也制造了大量的理解障碍，让人不禁怀疑其内部审校流程是否到位，或者它是否真的经过了足够严谨的学术编纂过程。

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这本书的排版和印刷质量也着实让人捏了一把汗，这对于需要长时间阅读和反复查阅的参考书来说，是一个致命的缺陷。纸张的质量明显偏低，墨水在某些页面的边缘似乎有轻微的洇开现象，尤其是在涉及到大量化学结构式或复杂的光谱图时，细节的模糊处理严重影响了阅读体验。我翻阅到关于分子光谱那一部分时，那几张关于振动和转动能级的图例，线条粗细不均，坐标轴上的标记模糊不清，我甚至需要借助放大镜才能分辨出某些峰值的位置。此外，书中对公式的编号和引用也显得非常随意，有时一个公式可能在两个不同的地方用了相似的编号，导致我追溯引用的出处时常常感到困惑，这在做复杂推导题时尤其令人抓狂。一本专业的参考书，其物理呈现形式也应当是严谨和专业的，但这本书给我的感觉更像是一本匆忙赶工的内部讲义，对于一个需要投入大量精力和时间的学习者来说，这种低劣的制作水准，无疑是雪上加霜。

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