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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Charles Tanford

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1961-12

价格:USD 62.50

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471844471

丛书系列:

图书标签:

• 物理化学
• 高分子化学
• 聚合物物理
• 热力学
• 动力学
• 统计力学
• 界面化学
• 溶液化学
• 材料科学
• 生物物理化学

《物理化学概论：宏观物质的性质与行为》 本书旨在为读者提供宏观物质物理化学性质的全面而深入的理解。我们将从基础的物理化学原理出发，逐步深入到影响宏观物质行为的关键因素，涵盖热力学、动力学、量子化学以及统计力学等核心领域，并着重探讨这些原理在理解和设计宏观材料时的实际应用。 第一部分：宏观物质的热力学基础 我们将从热力学的基本定律入手，介绍能量、熵和自由能等核心概念，并探讨它们如何决定宏观体系的自发过程和平衡状态。重点内容包括： 热力学第一定律与能量守恒： 详细阐述功、热和内能之间的关系，以及它们在宏观过程中的能量转化与传递。我们将讨论理想气体和真实气体的热容，以及相变过程中的焓变和熵变。 热力学第二定律与熵增原理： 深入分析熵的微观解释，以及熵如何度量系统的无序度。我们将研究不同过程（如混合、膨胀、化学反应）对熵的影响，并引入吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能，阐明它们作为判断过程自发性的判据。 热力学第三定律与绝对零度： 探讨绝对零度下物质的熵值，并解释其在计算物质热力学性质中的意义。 相平衡与相图： 详细介绍相律，并以此为基础深入分析单组分和多组分体系的相平衡。我们将讲解二元和三元相图的绘制与解读，以及共沸、共熔等现象的物理化学本质。 化学平衡与化学势： 引入化学势的概念，并阐述它在判断化学反应平衡状态中的核心作用。我们将讨论平衡常数的温度和压力依赖性，以及如何利用勒夏特列原理预测平衡移动的方向。 第二部分：宏观物质的动力学行为 本部分将重点关注宏观物质中发生的各种过程的速度和机理。我们将探讨影响反应速率的因素，以及如何通过动力学研究来理解物质转化的微观过程。 化学反应速率与反应级数： 介绍反应速率的概念，以及浓度、温度、压力和催化剂等因素对反应速率的影响。我们将重点讲解不同反应级数（零级、一级、二级）的动力学方程，并介绍如何通过实验测定反应级数。 反应机理与速率控制步骤： 深入探讨多步反应的机理，并引入速率控制步骤的概念。我们将介绍稳态近似法和绝热近似法等简化方法，以及如何根据实验数据推断反应机理。 催化动力学： 详细研究均相和非均相催化剂的作用机理，包括吸附、活化和脱附等过程。我们将讨论酶催化动力学，并介绍米氏方程等经典模型。 扩散过程与输运现象： 介绍菲克定律和傅立叶定律等描述宏观物质扩散和热传导的基本定律。我们将探讨黏滞性、导电性等输运性质，并分析它们在宏观体系中的重要性。 表面化学与界面现象： 关注宏观物质在界面处的行为，包括表面张力、吸附和润湿等。我们将介绍表面化学的理论，以及其在材料科学、环境科学等领域的应用。 第三部分：宏观物质的量子化学基础与统计力学 本部分将从微观层面揭示宏观物质的物理化学性质的根源，并利用统计力学方法将微观行为与宏观性质联系起来。 量子力学基础与原子结构： 简要介绍量子力学的基本原理，如波粒二象性、不确定性原理和薛定谔方程。我们将探讨原子轨道、电子排布以及原子光谱，并理解它们如何影响物质的化学性质。 分子结构与化学键： 运用价键理论和分子轨道理论解释化学键的形成和断裂，以及分子的空间构型。我们将讨论共价键、离子键、配位键以及氢键等不同类型的化学键，并分析它们对分子稳定性和反应性的影响。 光谱学在宏观物质研究中的应用： 介绍紫外-可见吸收光谱、红外光谱、核磁共振谱和质谱等主要光谱技术，并阐述它们如何用于解析宏观物质的结构、组成和相互作用。 统计力学原理： 引入玻尔兹曼分布和配分函数等核心概念，解释如何从微观粒子的集体行为推导出宏观体系的热力学性质。我们将探讨配分函数在计算平均能量、熵和自由能等热力学量中的作用。 统计热力学与宏观性质的关联： 重点在于利用统计力学原理推导和解释宏观热力学定律，例如熵增原理和能量守恒定律。我们将探讨理想气体、简谐振子以及硬球模型等经典统计力学模型，并展示它们如何成功描述宏观物质的行为。 第四部分：宏观物质的特殊主题与应用 本部分将选取一些在现代科学研究中具有重要意义的宏观物质相关主题，并探讨其物理化学原理及其在各领域的应用。 溶液物理化学： 深入研究非理想溶液的性质，包括活度系数、依数性以及溶液的热力学。我们将探讨电解质溶液的行为，并介绍电导率、电化学势等概念。 电化学与电池原理： 阐述电化学电池的工作原理，包括电极反应、能斯特方程和法拉第定律。我们将讨论不同类型的电池，如原电池、电解池和燃料电池，并分析它们在能源存储和转化中的应用。 表面物理化学与胶体科学： 进一步拓展表面化学的讨论，涵盖胶体分散体系的稳定性、布朗运动、丁达尔效应等。我们将介绍表面活性剂的作用机理，以及它们在日常生活和工业生产中的应用。 高分子物理化学导论（非详细展开）： 简要介绍高分子材料的基本概念，如链结构、分子量分布以及高分子溶液的性质。将提及聚合物的玻璃化转变、熔点等特性，并暗示其与宏观性能的关系，但不深入探究其具体结构与性质的物理化学细节。 通过对以上内容的系统学习，读者将能够深刻理解宏观物质的物理化学本质，掌握分析和预测其性质与行为的基本工具，并为进一步深入研究材料科学、化学工程、生命科学等相关领域打下坚实的理论基础。本书强调理论与实践的结合，旨在培养读者运用物理化学原理解决实际问题的能力。

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我必须说，这本书在处理高分子动力学方面的内容，达到了一个令人惊叹的水平。许多关于分子运动的描述，往往因为速度尺度差异巨大而变得晦涩难懂，但作者在这本书中，成功地将玻璃化转变、松弛过程以及扩散现象，整合在了一个统一的物理框架之下。他们使用了弛豫时间谱的概念，清晰地展示了不同时间尺度上分子链段运动的贡献，从短程的“ করাতে摆运动”到长程的“蛇笼运动”，每一步的理论推导都逻辑严密且易于跟随。此外，作者对非平衡态过程的关注也令人印象深刻，特别是对流变学行为的描述，不仅仅局限于牛顿流体或简单的粘弹性模型，而是深入探讨了剪切速率依赖性、应力松弛以及蠕变行为背后的微观机理。书中插入的许多专业图表，比如Master Curve的叠加示例，清晰地展示了时间-温度等效原理（TTSP）的应用，这对于理解和预测聚合物在不同温度下的长期性能至关重要。这本书为理解高分子材料的“活泼性”提供了无与伦比的理论深度。

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读完这本书，我最大的感受是作者仿佛是一位经验丰富的导师，带着我一步步走过高分子世界的奇妙旅程。这本书的叙述风格非常平易近人，它避免了那种令人望而生畏的纯数学堆砌，而是将物理化学的本质逻辑娓娓道来。比如在探讨高分子热力学时，作者并没有直接抛出Gibbs自由能的复杂方程，而是从熵和焓的微观角度，生动地解释了为什么某些聚合物倾向于形成无规线团，而另一些则更喜欢延展的结构。这种“知其所以然”的讲解方式，极大地增强了学习的乐趣和深度。特别是在高分子结晶与形貌这部分，书中对球晶的形成动力学和最终形态的分析，结合了偏振光显微镜的照片，直观地展示了结晶过程的动态演化，让人对固态高分子的微观结构有了更深刻的认识。此外，书中对高分子老化和降解机理的讨论，也显得尤为深刻，它不仅仅停留在反应动力学层面，还联系到了环境因素（如UV光、氧化剂）对聚合物性能的长期影响，这对于材料工程师来说具有极高的实用价值。这本书的深度和广度都达到了一个极高的水准，绝对是值得反复研读的经典之作。

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这部关于高分子物理化学的著作，着实令人耳目一新。从封面设计来看，它就散发出一种严谨而又不失现代感的学术气息，这无疑为阅读过程奠定了一个良好的基调。我尤其欣赏作者在内容组织上的匠心独运。它并非简单地罗列理论公式，而是将复杂的概念巧妙地融入到实际应用场景中去，使得抽象的物理化学原理变得触手可及。例如，在讲解高分子溶液的统计力学模型时，作者不仅详细推导了Flory-Huggins理论，更深入探讨了溶剂效应如何影响聚合物链的构象转变，这一点对于理解生物大分子在不同微环境下的行为至关重要。书中对实验技术的介绍也极其详尽，从光散射到动态粘度测量，每一种方法都配有清晰的原理图和数据解析范例，这对于我们这些需要进行高分子表征的研究人员来说，无疑是一本实用的操作指南。更值得称道的是，作者在平衡理论深度与可读性方面做得非常出色，即使是初次接触高分子科学的本科生，也能通过清晰的逻辑链条逐步掌握核心知识，而资深研究者也能从中找到值得深思的细节和前沿视角。总而言之，这是一本结构严谨、内容丰富且极具指导价值的专业书籍，无疑会成为我案头常备的工具书。

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这本书的编排简直是为解决实际工程问题而生的。我发现它在处理界面科学和聚合物复合材料的理论时，展现出了非凡的洞察力。作者似乎非常清楚地知道，在现实世界的应用中，仅仅掌握本体性质是不够的，材料的界面行为往往决定了最终产品的性能。书中关于表面张力、润湿性以及聚合物与无机填料之间相互作用的章节，给出了大量的计算模型和案例分析。我特别喜欢它对“有效介质理论”的深入剖析，它不仅解释了不同填料分散状态对复合材料力学性能的影响，还提供了如何通过调整界面处理剂来优化这些性能的具体指导。这种理论指导实践的模式，在很多教科书中是难以寻觅的。而且，这本书的参考文献列表非常全面，涵盖了从经典文献到近年来的高影响力论文，为读者进一步探索特定领域提供了坚实的桥梁。它不是一本孤立的理论手册，更像是一个连接基础科学与尖端工程应用的枢纽。对于任何从事先进复合材料或功能性涂层开发的科研人员来说，这本书的价值是无可估量的。

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这本书的排版和插图质量，对于一本如此技术性的著作来说，实在值得称赞。清晰的字体、合理的页边距，使得长时间阅读也不会产生视觉疲劳。更为关键的是，插图的设计极具教学艺术性。例如，在解释高分子链的拓扑结构时，作者使用的三维模型图不仅色彩分明，而且标注精确，使得对复杂链构象（如手性、支化度）的理解不再是脑海中的模糊概念，而是具象化的知识点。书中对计算模拟方法的介绍，如分子动力学模拟（MD）和蒙特卡洛（MC）模拟在研究高分子体系中的应用，也做得非常到位。它不仅介绍了这些方法的数学基础，还展示了它们如何被用来可视化和量化那些传统实验手段难以探测的瞬间现象，比如链段间的相互缠结或溶剂化层的形成过程。这种理论、模拟与实验数据相互印证的论述方式，构成了本书强大的说服力。它不仅教会了我“是什么”和“为什么”，更让我掌握了“如何用”这些先进工具去探索新的高分子科学问题。对于渴望将前沿计算工具引入自己研究方向的读者而言，这本书绝对是不可多得的宝藏。

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