目 錄

序

第1章 氣體與狀態方程式

1.1 氣體壓力

1.2 氣體經驗式

1.3 理想氣體定律

1.4 氣體混合物的分壓定律

1.5 氣壓分布公式

1.6 膨脹係數與壓縮係數

1.7 循環規則

1.8 真實氣體：凡得瓦氣體方程式

1.9 壓縮因子

1.10 維里級數

1.11 臨界狀態

1.12 對應狀態定律

第2章 熱力學第一定律與熱化學

2.1 熱力學系統及其內能

2.2 功和熱

2.3 焓

2.4 熱容量

2.5 CP與CV之間的關係

2.6 熱容量與分子的自由度

2.7 焦耳實驗

2.8 焦耳－湯姆森膨脹

2.9 理想氣體的絕熱過程

2.10 反應熱

2.11 赫斯定律

第3章 熱力學第二定律、第三定律與自由能

3.1 卡諾熱機

3.2 熵與熱力學第二定律

3.3 計算可逆過程的熵變化

3.4 熵的狀態函數性質

3.5 理想氣體混合時熵的變化

3.6 熱力學第三定律與標準熵

3.7 自由能G和A

3.8 熱力學方程式

3.9 自由能G和A的性質

3.10 氣體混合的Gibbs自由能

3.11 Gibbs自由能與溫度的關係

3.12 真實氣體的Gibbs自由能

第4章 化學平衡

4.1 化學平衡的概念

4.2 平衡常數

4.3 自由能和平衡常數

4.4 反應的偶合

4.5 平衡常數與溫度變化的關係

第5章 相平衡與溶液

5.1 純物質的相平衡條件

5.2 克萊匹隆方程式與克勞休－克萊匹隆方程式

5.3 相變化的分類

5.4 拉午耳定律

5.5 化學勢與活性

5.6 理想溶液的性質

5.7 過量性質

5.8 亨利定律

5.8 部分莫耳分量

5.9 依數性質

第6章 相 圖

6.1 自由度與相律

6.2 單一成分系統的相圖

6.3 兩成分理想溶液系統之液氣相圖

6.4 槓桿定則

6.5 蒸餾

6.6 部分互溶之兩成分系統

6.7 固液態之相圖

6.8 混合物的熔化行為

第7章 溶液的離子理論

7.1 電解質的分類

7.2 離子傳導與導電度

7.3 Oswald稀釋定律

7.4 離子的運動性

7.5 遷移數目

7.6 離子的活性

7.7 德拜－徐可的離子溶液理論

7.8 測量活性係數

7.9 杜南平衡

第8章 電化學

8.1 伏打電池

8.2 電位

8.3 標準電極電位

8.4 電化電池的熱力學與平衡常數

8.5 納斯特方程式

8.6 電池

8.7 電池電位與pH

第9章 古典量子力學

9.1 光的波動性質

9.2 黑體輻射

9.3 光電效應

9.4 波爾的氫原子理論

9.5 德布羅意物質波

第10章 量子力學原理

10.1 算符

10.2 換位算符

10.3 本徵函數與本徵值

10.4 Hermitian算符

10.5 指數算符

10.6 薛丁格方程式與波函數

10.7 Dirac符號

10.8 海森堡測不準原理

10.9 量子力學的假設

第11章 盒中質點

11.1 微分方程式

11.2 一維的盒中質點

11.3 共軛烯類

11.4 穿遂效應

11.5 三維的盒中質點

第12章 簡諧振盪子與角動量

12.1 古典的簡諧振盪子

12.2 以級數解二次微分方程式

12.3 量子力學的簡諧振盪子

12.4 Hermite多項式

12.5 振動波函數的特性

12.6 雙原子分子的振動

12.7 量子力學的角動量

12.8 角動量在不同座標系統之間的轉換

12.9 角動量的本徵函數及本徵值

12.10 環中質點

12.11 剛體轉子與雙原子分子的轉動

12.12 角動量的階梯算符

第13章 氫原子與原子結構

13.1 氫原子的結構

13.2 量子數與原子軌域

13.3 原子軌域形狀

13.4 電子密度分布函數

13.5 電子自旋

13.6 塞曼效應

13.7 氦原子

13.8 微擾理論

13.9 變分法

13.10 庖立互不相容原理

13.11 氦原子的激發態

第14章 多電子原子、分子軌域及光譜

14.1 多電子原子的角動量耦合

14.2 原子的項圖記號

14.3 韓德定則

14.4 原子光譜

14.5 簡單分子與玻恩—奧本海默近似法

14.6 分子軌域理論簡介

14.7 氫分子的分子軌域

14.8 雙原子分子的分子軌域

14.9 分子項圖記號

14.10 富蘭克－康登原理

14.11 分子的轉動光譜

14.12 雙原子分子的振動光譜

14.13 雙原子分子的振動轉動光譜

14.14 多原子分子的混成軌域

14.15 胡克耳分子軌域理論

第15章 化學動力學

15.1 反應速率的定義與反應速率式

15.2 速率積分式

15.3 可逆的一級反應

15.4 平行一級反應

15.5 連續一級反應

15.6 穩定狀態近似法

15.7 單一分子反應

15.8 阿瑞尼斯定律

15.9 催化

15.10 酵素（或?）的催化

15.11 臭氧層的化學

15.12 自由基連鎖聚合

15.13 碰撞理論與過渡狀態理論

第16章 氣體的分子動力學

16.1 氣體動力論的假設

16.2 氣體的速率分布

16.3 平均自由徑

16.4 氣體分子的碰撞頻率

16.5 逸散和擴散

16.6 碰撞理論

第17章 統計熱力學

17.1 前言

17.2 波茲曼分佈定律

17.3 統計熱力學的熱力學性質

17.4 移動分配函數

17.5 雙原子分子：振動分配函數

17.6 雙原子分子：轉動分配函數

17.7 電子分配函數

17.8 分子的電子分配函數

綜合練習解答

索引



?

序



　　「物理化學」算是化學相關學系學生在學習上最基礎的學科，但也常常是令學生備感頭痛、無所適從的科目。物理化學基本上是以物理的方法來研究化學的現象，因此在解釋一些化學現象時免不了要涉及許多相關的數學推導，尤其是第二部分的量子化學，學生常常因為微積分沒有打好基礎，自然而然就會對物理化學望而卻步。然而許多化學現象的理解都必須仰賴此科目所打下的基礎，因此稱物理化學為化學相關科系中最基礎且至為重要的科目實不為過。



　　筆者透過多年的教授物理化學之豐富經驗，並結合日常生活之相關知識，完成了本書的撰寫。本書共有十七章，內容深入淺出，每個環節都有詳細的說明，微積分基礎較弱的學生更為適用。每個章節並搭配一些重要的例題以提供學生演練的機會，並加深對此課程的了解。每章最後尚有各校研究所考題的精選綜合練習題目，並於書末附有詳解，希望藉由本書的循序漸進的研讀，可以增進讀者對物理化學的信心，打好化學的紮實基礎。



　　本書以淺顯方式進行解說，希望讓初次接觸物理化學的讀者容易上手，雖然盡力整理編寫，期望能盡善盡美，但恐有遺誤不逮之處，懇請先進賢達不吝指正，不勝感激。

?