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| 編輯推薦： |
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《物理化学》可供中药、药学、制药技术、制药工程等相关专业本科学生使用，也可作为化学类（材料化学、生命科学、生物技术、环境科学与工程、轻工、食品等）专业的教材与参考书，还可供相关技术人员和自学者使用。
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| 內容簡介： |
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《物理化学》是由来自全国约20所髙等医药院校物理化学教学一线教师在多年教学经验积累的基础上编写而成的。《物理化学》主要内容包括绪论、热力学**定律与热化学、热力学第二定律、相平衡、电化学、化学动力学、表面现象、溶胶和大分子溶液等。着重阐述基本概念、基本原理、基本方法，并适当介绍物理化学在医药中的应用，对学生的化学技能与专业技能培养有直接的帮助。
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| 目錄：
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目录
前言
绪论1
**节物理化学发展简史及课程价值1
第二节物理化学的研究内容及方法2
第三节物理化学的主要任务及与医药学的关系4
第四节物理化学的学习目的与学习方法5
第五节气体6
第六节实际气体的状态方程11
**章热力学**定律与热化学18
**节热力学概论18
第二节热力学基本概念19
第三节热力学**定律27
第四节可逆过程29
第五节焓33
第六节热容35
第七节热力学**定律对理想气体的应用37
第八节热化学41
第九节热效应48
第十节反应热与温度的关系52
第二章热力学第二定律与化学平衡60
**节自发过程与热力学第二定律的
经验表述61
第二节卡诺循环与卡诺定理62
第三节熵的概念一熵与熵增原理65
第四节熵变的计算69
第五节亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能74
第六节吉布斯自由能变的计算78
第七节热力学状态函数之间的关系81
第八节偏摩尔量与化学势83
第九节化学平衡95
第三章相平衡110
**节基本概念110
第二节单组分系统113
第三节二组分系统118
第四节三组分系统132
第四章电化学138
**节电化学的基本概念和理论138
第二节电解质溶液的电导142
第三节电导的测定及应用145
第四节可逆电池148
第五节电动势产生的机理、测定和应用150
第六节电极电势、标准电极电势及电极电势的能斯特方程154
第七节生物电化学156
第五章化学动力学162
**节基本概念163
第二节浓度对反应速率的影响167
第三节反应级数的测定173
第四节几种典型的复杂反应174
第五节温度对反应速率的影响178
第六节反应速率理论183
第七节溶剂对反应速率的影响189
第八节催化作用191
第九节光化学反应198
第六章表面现象206
**节表面现象及其本质206
第二节比表面和比表面吉布斯自由能207
第三节铺展与润湿212
第四节高分散度对物理性质的影响214
第五节溶液表面的吸附221
第六节表面活性剂224
第七节固-气表面上的吸附236
第八节固￣液界面上的吸附239
第九节粉体的性质243
第七章溶胶249
**节分散系249
第二节溶胶的分类和基本特征250
第三节溶胶的制备和净化251
第四节溶胶的光学性质253
第五节溶胶的动力学性质256
第六节溶胶的电学性质258
第七节溶胶的稳定性和聚沉作用263
第八章:大分子溶液268
第八章大分子溶液268
**节大分子化合物268
第二节大分子溶液273
第三节大分子电解质溶液275
第四节凝胶282
主要参考书目289
附录290
附录一国际单位制（SI290
附录二一些物质在100kPa下的摩尔恒压热容290
附录三某些有机化合物的标准摩尔燃烧焓291
附录四某些物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯自由能、标准摩尔熵及热容293
附录五标准电极电位表（298K295
附录六水的物理性质299
附录七希腊字母表300
中英文名词索引301
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绪论
本节提要本节主要介绍物理化学的研究对象、方法和内容，物理化学的学习方法及物理化学在医药中的作用。希望学生重点了解物理化学与其他化学学科的区别与联系，在后续的学习中调整自己的学习方法，不断提高学习效率。
此外，本节还将介绍理想气体的数学模型与物理模型，以及实际气体的状态方程。希望学生掌握理想气体状态方程及其应用，了解理想气体的数学模型与物理模型的方法和意义，了解实际气体的范德华方程处理方法。
**节物理化学发展简史及课程价值
一、物理化学发展简史
物理化学（physicalchemistry是化学学科的一个分支。其作为一门正式学科，需要追溯到18世纪人们对燃烧现象的研究，从燃素说的提出到否定，直到能量守恒与转换定律的公认，跨越了两个世纪，这是化学史上的一次革命，物理化学也就是在此时悄悄萌芽的。其发展大致可以分为三个时间段，每一个时间段都有其特殊的成就作为标志。
1“物理化学”一词*早由俄国伟大的科学家罗蒙诺索夫（M.B.Lomonosov，1711~1765在18世纪中叶提出，1887年德国物理化学家奥斯特瓦尔德（W.Ostwald，1853~1932首先在德国的莱比锡大学开设物理化学讲座，并且与荷兰的化学家范特霍夫（van’tHoff创办了**份德文的《物理化学》杂志，这标志着“物理化学”这一名称已经被逐渐采用。从此以后，物理化学这一分支学科开始形成和发展，因此后人常称奥斯特瓦尔德是“物理化学之父”。
2物理化学的正式形成是在19世纪的*后25年。这期间由于工业的发展，迫切需要提高蒸汽机的效率，促使人们对热、功转换问题进行深人研究，总结出了热力学**定律和热力学第二定律，这两个定律是人们对失败教训的总结，即**类永动机和第二类永动机是制造不出来的。1876年，美国化学家吉布斯（Gibbs，提出了用于多相平衡体系的相律，奠定了热力学理论基础。他通过对热力学状态函数的研究，得出了吉布斯自由能，并定义了化学势，形成了一套完整的热力学处理方法，进而对相平衡、化学平衡等进行了严密的数学处理，使化学热力学得到了长足的发展。1884年，荷兰化学家范特霍夫创立了稀溶液理论，推导出化学平衡的等温方程式。范特霍夫也因此于1901年成为**个获得诺贝尔化学奖的人。1886年，瑞典物理化学家阿仑尼乌斯（S.A.Arrhenius提出了电离学说，揭示了电解质水溶液的本质，并在化学动力学方面也作出了重要贡献。
320世纪初，德国物理学家、物理化学家、化学史家、发明家能斯特（W.H.Nernst发现了热定理，进而建立了热力学第三定律，同时他还奠定了电化学理论基础。而物理学的三大发现：x射线、电子、元素放射性的发现，打开了微观世界的大门。1926年创立的量子力学，迅速应用于化学，1927年建立的量子化学，使物理化学由宏观进人微观领域，推动了物理化学的发展。随着原子能、激光的发现，微微秒技术、电子计算机等的应用，物理化学的研究也不断深入发展，至今物理化学巳在化学热力学、化学动力学、化学结构等领域初步完成了化学反应的基本规律探讨，其结论广泛应用于化学的各个领域，甚至跨出了化学，成为很多学科真伪判定的依据。
二、物理化学课程的价值
化学是研究物质性质与变化的科学。化学学科巳经成为既有现代的实验基础作为依据，又具有一定高度和系统的理论作为指导的学科。物理化学与其他化学学科相比较有什么特点？物理化学是应用物理学原理和方法，从化学现象与物理现象的联系入手，探求化学变化基本规律的一门学科。所谓基本规律，就是全部化学系统的普遍规律性，因此物理化学就成为涵盖无机物与有机物、探讨所有化学变化内在本质的学科。其主要价值在于：
1构成了综合和整理庞杂而彼此孤立的化学事实的理论骨架，使得认识物质世界的方式能够逐步摆脱纯粹经验式的实验方法，做到有较可靠的预见性，从而促进了化学的全面发展。使化学成为现代自然科学的主要推动力之一。
2为化学在认识和比较物质某些重要性质时，如酸碱性、氧化还原性、配合性、对外界条件的依赖性、变化过程和能量等，提供定量测定的理论依据和方法，从而使一些经验性描述用语有了明确的物理意义。
3为广泛而迅速地吸收物理学的新成就、新技术用于化学体系的研究及新现象的诠释提供了一条合理而且有效的学术途径，包括学科体系、研究方法和人才培养方式等。
21世纪的今天，各个学科相互渗透、相互促进。物理化学作为化学学科的一个重要分支，
自然也与其他学科之间有着密不可分的关系。例如，物理化学与生命科学交叉，就形成了生物物理化学、生物光化学、生物电化学、生物化学动力学、生物热化学、生物化学热力学、生物表面化学等新兴学科。以生物热化学为例，在20世纪40年代，生命能量代谢中的热力学特征引起了人们的注意。按照热力学第二定律，物质系统具有自发的熵增趋势，当熵增达到极大无序的平衡状态时，就意味着生命的解体和死亡。1944年，薛定谔从热力学的角度出发分析了生命能量代谢中的热力学现象。他认为：“一个生命有机体通过不可思议的能力来推迟趋向热力学平衡（死亡）的衰退，**的办法就是从环境中不断吸取负熵，有机体就是依赖负熵为生的，或者更确切地说，新陈代谢中的本质的东西，乃是使有机体成功消除了当它自身活着的时候不得不产生的全部熵。”他还明确指出：“植物在日光中取得负熵。”薛定谔的“负熵理论”正确回答''生命系统与非生命系统中热力学性质的本质区别，这一理论在后来成为生物学研究的一个重]要原则。
第二节物理化学的研究内容及方法
一、物理化学的研究内容
物理化学要研究的是所有化学现象与化学反应的一般规律，因而其内容丰富，思想性和逻辑性很强。又由于物理化学要用物理的理论及实验方法来研究化学的一般理论问题，它所研究的是普遍适用于各个化学分支的理论问题，所以物理化学又称为理论化学，是化学的灵魂。
根据物理化学的形成与发展的特点，其研究内容大致可分为三大部分，即化学热力学、化学动力学和结构化学。本书不包括结构化学的内容，主要学习和探讨以下方面的问题。
1化学热力学（chemicalthermodynamics：运用热力学方法研究化学反应的方向与限度，包括化学平衡、相平衡关系。
2电化学（electrochemistry:主要研究化学能与电能间相互转化的规律。
3化学动力学（chemicalkinetics:研究化学反应的速率，探讨化学反应的机理，并研究浓度、温度、光、介质、催化剂等因素对反应速度的影响。
4表面现象（surfacephenomenon:研究多相系统中各相界面间物质的特性。
5胶体化学（colloidchemistry:主要研究胶体物质的特殊性能。
二、物理化学的研究方法
物理化学的研究方法主要分为热力学方法、动力学方法及量子力学方法。
1.热力学的研究方法可以分为经典热力学、统计热力学和非平衡态热力学。
经典热力学方法以很多质点所构成的系统为研究对象，以从经验概括出的热力学**定律和热力学第二定律为依据，经过严密的逻辑推理，建立了一些热力学函数，用以判断变化的方向和找出平衡条件。经典热力学在处理问题时采取宏观的方法，不需知道系统内部粒子的结构，不需知道其变化的细节，而只需知道其起始和终了状态，然后通过宏观性质的变化如温度、压力、体积、吸热、放热等来推知系统内部性质的变化。经典热力学只考虑平衡系统，采用热力学的方法来研究化学平衡、相平衡、反应的热效应及电化学等既成功，又颇有效。它的结论十分可靠，至今仍然是许多科学技术的基础。
统计热力学是以概率的定律为基础来研究大量质点的运动规律的，它属于微观的方法。它利用统计力学的原理，探讨系统对外所表现出来的宏观物理性质和规律，在物理化学中沟通了宏观和微观的领域，对物质的宏观性质给予更深刻的说明。
非平衡态热力学也称为不可逆过程热力学。非平衡态热力学方法是将平衡态热力学进一步推广到非平衡态系统和敞开系统，描述系统的状态参数时要考虑时间和空间的坐标，它的研究方法属于微观的范畴，用来揭示实际过程的热力学本质。这部分内容本书不作讨论。
2.动力学的研究方法一般可分为宏观化学动力学方法和微观化学动力学方法。前者主要研究化学反应速率的表示和测量、各种不同反应的特点、外界因素（如温度、压力和催化剂等）对反应速率的影响和反应机理等。后者也称为现代化学动力学方法，主要是从分子水平上研究基元反应的特征，测定发生反应分子的能态，利用现代谱仪和交叉分子束等实验手段揭示化学反应中的能量变化和本质，进^^步完善化学反应动力学理论。
3.量子力学的研究方法量子力学适用于微观系统，以微观物体（如分子、原子、电子等）为研究对象，以微粒能量转换的量子性及微粒运动的统计性为基础，研究微粒运动的规律。它巳成功地应用于物质结构的研究，也巳被用来解释化学反应的机理。
I以上三种方法，虽然各有区别，适用范围也不相同，但是在解决问题时是相互补充的。例如，化学热力学和化学动力学在研究化学反应时是相辅相成的，只有当化学热力学的研究表明一个化学反应能够发生时，才有进行化学动力学研究的基础或必要。|
第三节物理化学的主要任务及与医药学的关系
化学变化的基本规律可以概括为三大本源性问题:①任意化学反应能不能发生？②反应速率的快慢？③为什么会反应？正是基于这三大本源性问题，物理化学面临的主要任务有以下三个方面：
a.化学反应进行的方向和限度，这是化学热力学要解决的问题;b.化学反应的速率和机理，这是化学动力学要解决的问题;c.为什么会反应则属于结构和功能的问题，也就是物质的构效关系，解决这个问题的理论依据是结构化学。物理化学应该说没有什么比以上三个方面更基本的了。物理化学的理论很多都是从生产实践中概括出来，因此，反过来它将为生产和科研服务。随着医疗技术的发展和医药研究的深入，学科之间的相互渗透与相互联系越来越多，医药学与物理化学的结合也越来越紧密。
物理化学课程的学习，为药学研究提供了强大的理论支撑和技术手段。例如，化学热力学的学习使我们可以借助热力学的方法来判断一个化学反应的方向和限度；那么，留给我们的思考是如何将现代热分析技术如差示热分析（DTA和差示扫描量热法（DSC应用到药学特别是中药研究的实践中来？相平衡的学习，使我们可以看懂不同组分的相图。利用这些相图可以指导药物有效成分分离提取、药物配伍及在药物生产工艺过程中如何控制适宜的温度、压力等。例如，水的相图使我们懂得了什么是超临界，药物制备工艺中的冷冻干燥依据的根本原则是什么；由低共熔点相图我们知道了粉针剂生产工艺中的冷冻温度是如何确定的，药物分析中所用的标准溶液是如何选择的；什么样的二组分体系可以采用精馏的方法将其完全分离，以及精馏塔的设计及工作原理；三组分体系相图在药物配伍中的应用等。电化学的学习使我们知|道，借助电化学技术可以指导药物剂型的生产并进行质量控制检测、电导测定技术及其在药学实践中的许多具体应用等。化学动力学的学习使我们可以准确地预测药物的有效期和储藏期，同时知晓进行药物稳定性研究所必须具备的条件和方法；表面现象及溶胶的学习使我们知道，现代药物制剂的新工艺、新方法和新剂型如膜剂、缓释型抗癌药物、微乳、脂质体、固熔体分散制剂等的研制其实与表面现象及溶胶的知识密切相关；大分子溶液的学习使我们懂得，用大分子物质作为保护剂可以制备高浓度且相对稳定的胶体药物溶液；以聚丙烯酰胺凝胶为支持物的电泳技术实际上是进行DNA分析的基本操作。由于此类凝胶的交联度可以人为控制且实验操作简便，故其中的聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE、十二烷基硫酸钠-PAGESDS-PAGE及等电聚焦电泳（IFE技术可以分别作为中药及其制剂的真伪鉴别、药物蛋白质成分分子质量测定及等电点（pi测定的简便而准确的方法。
综合来讲，在药物生产中，一个主要的问题是选择工艺路线。为此，需要掌握影响化学反应速度的各种因素，如温度、反应物浓度、催化剂等，以选择**的反应条件，这也需要掌握化学动力学和化学热力学的知识。在选定工艺路线时，要探索反应的机理，也需要化学动力学的知识。对产品的精制、产品的稳定性的研究，需要
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