北京市高等教育精品教材立项项目?北京大学化学专业课教材：中级物理化学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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赵新生 著

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• 物理化学
• 化学
• 高等教育
• 教材
• 北京大学
• 精品教材
• 中级
• 理工科
• 北京
• 立项项目

出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301158319

版次：1

商品编码：10272425

包装：平装

开本：16开

出版时间：2010-01-01

用纸：胶版纸

页数：130

字数：185000

正文语种：中文

内容简介

　　为了适应社会发展和科技进步的新形势，进入21世纪后，北京大学对本科化学专业的教学进行改革，开设了基础和中级两个层次的专业课程，《中级物理化学》即是这次教学改革实践的成果，全书以精练、通畅的语言介绍量子力学基础和统计热力学基础，书中不乏编著者独到的心得，让艰深的物理化学知识更易于学习掌握，以《中级物理化学》为教材在北大讲授时受到学生的高度评价。
　　《中级物理化学》可作为高等学校化学等相关专业的高年级本科生、研究生的教材，对高等学校教师也有较高的参考价值。

内页插图

目录

第一章 数学准备
§1.1 线性空间
§1.2 线性无关与空间的维数
§1.3 正交归-基组
§1.4 线性算符
§1.5 本征方程
§1.6 以厄米算符的本征矢为基组
§1.7 矩阵表示
§1.8 幺正变换
§l.9 两个厄米算符的共同本征矢
§1.1 0两个重要的不等式
习题I

第二章 量子力学基本概念与假设
§2.1 关于电子自旋的施特恩-格拉赫实验
§2.2 态叠加原理
§2.3 物理可观测量对应于厄米算符
§2.4 坐标、动量算符，基本对易关系
§2.5 坐标表象中动量算符的表示
§2.6 其他物理可观测量的量子力学算符
习题

第三章 一维能量本征态
§3.1 一维问题
§3.2 无限高势阱
§3.3 势垒台阶
§3.4 简谐振子
§3.5 矩形势垒的钻穿
§3.6 对称双势阱
§3.7 周期势场的能带结构
习题

第四章 角动量
§4.1 角动量的本征态与本征值
§4.2 轨道角动量
§4.3 自旋1/2体系
§4.4 角动量的耦合
§4.5 角动量算符是旋转的产生算符
§4.6 旋转算符在角动量本征态上的表示
习题

第五章 运动方程
§5.1 时间演化算符
§5.2 薛定谔方程
§5.3 海森伯方程
§5.4 密度算符
§5.5 概率密度与概率流通量
§5.6 一维自由粒子的运动
§5.7 双势阱中的运动
习题

第六章 近似方法
§6.1 相互作用表象
§6.2 含时微扰理论
§6.3 非简并态的定态微扰法
§6.4 简并态的定态微扰法
§6.5 定态变分法
习题

第七章 对称性原理
§7.1 对称与守恒
§7.2 分子的点群对称性和点群的表示
§7.3 对称性守恒原理
§7.4 前线轨道理论
习题

第八章 玻尔兹曼分布
§8.1 微观状态与宏观状态
§8.2 经典独立子
§8.3 麦克斯韦一玻尔兹曼统计
§8.4 统计热力学基本假设
§8.5 玻尔兹曼分布——最概然分布
§8.6 求物理量的统计平均值
习题

第九章 热力学量的统计表示
§9.1 热力学第一定律和第二定律
§9.2 用配分函数表示所有热力学函数
§9.3 单分子配分函数的分解
§9.4 平动配分函数
§9.5 线性分子转动配分函数
§9.6 分子振动配分函数I
§9.7 分子电子与核自旋运动配分函数
§9.8 残余熵
习题

第十章 化学平衡与过渡态理论
§10.1 理想气体化学势的统计表达式
§10.2 配分函数中的共同能量零点
§10.3 平衡常数的统计表达式
§10.4 标准热力学函数.
§10.5 势能面与过渡态
§10.6 双分子反应的过渡态理论
§10.7 过渡态理论的热力学形式
习题

第十一章 统计系综与经典相空间
§11.1 统计系综
§11.2 统计涨落
§11.3 经典相空间
§11.4 只存在两体相互作用的气体
§11.5 径向分布函数
习题
附录一些基本物理常数

前言/序言

　　北京大学本科化学及相关专业的“物理化学”（含“结构化学”）的教学一直有所改革。前些年，主要趋势是压缩学时，精简教学内容。到2002级，“物理化学”的授课顺序和学时为：
　　大二下　“物理化学”的热力学与统计热力学：45学时；
　　大三上　“物理化学”的化学动力学、电化学、胶体与界面化学：45学时；
　　“结构化学”：60学时。而课程的整体面貌并没有发生根本性的改变。如今，大学本科教育已经向两个方向分化：一方面，它越来越从精英教育向普及和素质教育转化，因此专业教学的基本要求应该有所降低；另一方面，现代科学和技术的发展及知识的积累，要求未来接受高层次科研训练的学生得到与现代科学相适应的更扎实、更深厚的专业培养。我们在教学中感到，这样的任务是过去那种整齐划一的教学模式所无法完成的。同时我们也感到，上述教学顺序的安排不太符合物理化学知识结构内在的依存关系，有必要修订。基于这些考虑，从2003级开始，我们对“物理化学”的教学作了较大的调整，将整个教学过程分为“基础物理化学”和“中级物理化学”两部分。
　　“基础物理化学”是本科化学和相关专业的必修课：
　　大二下原“结构化学”的主要内容：45学时；
　　大三上原“物理化学”的热力学、化学动力学、电化学、胶体与界面化学的大部分内容：
　　60学时；
　　“中级物理化学”是将成为研究生的本科化学和相关专业的选修课：
　　大三下　量子力学基础、统计热力学基础：45学时。
　　本书是为“中级物理化学”课程编写的讲义，2006年春季第一次对2003级本科生使用。在量子力学基础部分，我们强调现代语言的运用，尽量避免与“基础物理化学”内容重复。最典型的例子是没有涉及中心力场问题，因为“结构化学”已经对它作了比较详尽的讨论。本书也没有包含与量子散射有关的内容，这些在作者的另一部著作（化学反应理论导论。北京：北京大学出版社，2003）中作了介绍。事实上，作为“基础”，还有许多重要的议题没有涉及。
　　按照目前北京大学化学及相关专业的教学安排，学生是在本课程中第一次较系统地接触统计热力学。本书基本继承了原“物理化学”课程中相关内容的选材范围和处理方式，它离“现代”还有一定距离。需要现代物理化学前沿相关知识的同学有必要继续学习合适的课程和著作。

北京市高等教育精品教材立项项目：中级物理化学 书名：中级物理化学 作者：[此处填写教材主编及参编人员姓名] 出版社：[此处填写出版社名称] 出版时间：[此处填写出版年份] --- 教材定位与目标读者 本教材《中级物理化学》旨在为国内高校化学、材料科学、化学工程等相关专业的本科生及研究生提供一套系统、深入、与时俱进的物理化学核心知识体系。它定位于衔接基础无机/有机/物理化学（通常为第一学期或第一学年的内容）与更专业化、前沿化的研究领域，是学生向更高层次学术研究迈进的坚实桥梁。 目标读者群体主要包括： 1. 化学专业三年级（或部分高校四年级）本科生： 已掌握基础热力学、化学动力学和基础量子化学概念，需要深化理解和拓宽应用范围的学习者。 2. 相关工科专业（如化学工程、应用化学）高年级本科生： 侧重于对工程应用背景下的复杂物理化学过程的量化描述和预测。 3. 初入研阶段的研究生（硕士一年级）： 需要快速回顾并深入掌握中级物理化学核心理论，为后续的专业研究打下扎实的理论基础。 本教材的编写严格遵循“理论深度适中、强调化学本质、突出计算能力、兼顾前沿发展”的原则，确保内容既能满足当前国家教学大纲对中级物理化学的要求，又能适应未来科学研究的趋势。 教材内容结构与核心特色 本教材共分为五大部分，二十章，系统地涵盖了现代物理化学领域的核心内容，其结构设计力求逻辑清晰、层层递进。 第一部分：热力学深入（I & II） （涵盖章节约 1-6 章） 本部分从统计热力学的角度对经典热力学进行补充和深化，强调分子层面的微观认识如何解释宏观现象。 经典热力学回顾与拓展： 重点讨论偏摩尔量、活度、化学势在高浓度溶液和非理想系统中的精确描述。详细阐述相平衡的严格理论，包括多组分、多相系统的吉布斯相律的高阶应用，例如共熔点、共沸点的精细计算。 统计热力学基础： 详细介绍配分函数（Partition Function）的概念及其在理想气体、刚性转子、量子谐振子模型中的应用。深入讲解玻尔兹曼分布、费米-狄拉克分布和玻色-爱因斯坦分布，并将其与热力学函数的建立过程联系起来。重点剖析理想气体和真实气体熵的统计学起源。 电化学热力学： 区别于基础课程对能斯特方程的简单介绍，本部分深入探讨电化学电池中的非平衡态现象、界面电荷转移的理论模型，以及溶液中离子强度的精确计算方法（如德拜-休克尔极限定律的推导与修正）。 第二部分：化学动力学与反应速率论（III） （涵盖章节约 7-10 章） 本部分着重于对反应速率的微观机理的探索和宏观速率方程的求解策略。 速率方程的求解技巧： 系统讲解定容/定压体系下的积分法、半衰期法、初始速率法，并引入更具挑战性的连串反应（Consecutive Reactions）和对衡反应（Reversible Reactions）的精确解析解和近似解法。 碰撞理论与过渡态理论（TST）： 详细推导碰撞理论的速率常数表达式，并阐述其局限性。在此基础上，深入讲解兰道尔-派林（Eyring）过渡态理论，包括对活化能的统计力学解释、吉布斯活化能的分解，以及热力学参数（焓和熵）对反应活性的影响。 表面催化动力学： 专门辟章讨论异相催化中的朗缪尔（Langmuir）吸附模型、亨利-胡梅尔（Hougen-Watson）机理分析，并引入更复杂的反应网络分析方法。 第三部分：分子光谱与结构（IV） （涵盖章节约 11-14 章） 本部分将光谱学作为探测分子结构和能量的强有力工具，侧重于理论模型的建立。 旋转与振动光谱： 深入分析刚性转子和量子谐振子模型的能级结构，解释微波和红外光谱中的选择定则和精细结构（如塞奇-布雷特效应、同位素位移）。重点引入非谐振子模型对红外吸收带的偏离校正。 电子光谱与分子轨道理论（MO）： 结合分子轨道理论（Hückel法、半经验方法），分析紫外-可见光谱中 $pi ightarrow pi^$ 和 $n ightarrow pi^$ 跃迁的本质。引入Franck-Condon原理对光谱的形状和峰值的解释。 核磁共振（NMR）和电子顺磁共振（EPR）的理论基础： 侧重于化学位移和超精细耦合常数的量子力学来源，解释它们如何反映分子周围的电子云密度和结构环境。 第四部分：化学反应动力学前沿（V） （涵盖章节约 15-17 章） 这部分是连接经典动力学与现代研究热点的关键。 非平衡态热力学： 引入不可逆过程的热力学基础，讨论熵产生速率的概念，以及Onsager倒易关系在描述耦合输运过程中的应用。 反应速率的量子力学描述： 介绍势能面（Potential Energy Surface, PES）的概念，以及量子态到量子态（State-to-State）的反应截面计算的初步思想，为后续的交叉学科研究铺路。 光化学动力学： 聚焦于分子激发态的产生、弛豫过程（系间窜越、内转换），并结合时间分辨光谱技术（如飞秒光谱）分析超快过程。 第五部分：输运现象与界面化学（VI） （涵盖章节约 18-20 章） 本部分关注物质、能量和电荷的传输过程，为化学工程应用打下基础。 扩散与迁移： 深入讨论Fick定律在不同几何形状和浓度梯度下的应用。引入扩散系数与分子运动性的关系，以及电解质溶液中的迁移数和电导率的理论解释。 黏度和流体力学基础： 阐述牛顿流体和非牛顿流体的概念，引入描述黏性的分子间作用模型，以及在化学反应器设计中的应用。 胶体与表面化学进阶： 深入讲解电双层理论（DLVO理论），解释胶体稳定的关键因素。讨论界面张力的热力学处理，如Laplace方程和毛细现象的精确计算。 教材的教学设计特色 1. 严格的数学推导： 教材的每一核心公式都提供详尽的、可追溯的数学推导过程，避免了“黑箱”操作，帮助学生建立对物理化学原理的深度信任。 2. 精选的算例分析： 每章包含至少 3-5 个 典型计算题及详细解答。这些算例不仅仅是数值代入，更侧重于物理意义的分析和结果的合理性判断。 3. “前沿视野”专栏： 在每章节末尾设置“前沿视野”或“拓展阅读”板块，简要介绍该主题在当前纳米技术、生物物理或能源科学中的最新应用案例，激发学生的科研兴趣。 4. 强调工具应用： 鼓励学生使用现代计算工具（如MATLAB, Python或专业化学软件）来模拟复杂的动力学路径、拟合实验数据或求解微分方程，培养解决复杂化学问题的能力。 《中级物理化学》不仅是知识的传授，更是科学思维训练的载体。它致力于将抽象的物理概念转化为学生手中精确的化学工具，为培养未来的化学家和工程师奠定坚实的理论基石。

评分☆☆☆☆☆

这本书真的太惊艳了！我之前对物理化学的印象一直是枯燥乏味、公式推导复杂难懂，但自从我翻开这本书，我的看法彻底改变了。它不仅仅是一本教材，更像是一本引人入胜的科普读物，又带着严谨的学术深度。作者在讲解基本概念时，总能从生活中的现象入手，比如解释熵的时候，会用打碎的玻璃杯或者房间凌乱程度来类比，瞬间就让抽象的概念变得具象化，非常有画面感。然后，再循序渐进地引入数学模型和理论推导，整个过程非常流畅自然，一点都不突兀。最让我印象深刻的是，书中穿插了大量的历史故事和科学家的趣闻轶事，比如阿伏伽德罗定律的提出过程，或者热力学第一、第二定律是如何在激烈的学术争论中逐渐完善的。这些细节不仅增加了阅读的趣味性，更让我体会到科学发展的艰辛和魅力，仿佛亲身经历了那个伟大的时代。而且，每章后面精心设计的习题，既有基础的巩固，也有拓展性的思考题，很多题目都需要我运用书中的理论去解决实际问题，而不是死记硬背公式。这让我觉得学到的知识真正能够融会贯通，学以致用。这本书绝对是我读过的最棒的化学教材之一，强烈推荐给所有对物理化学感兴趣的同学，无论你是初学者还是有一定基础，都会从中受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我一开始是被这本书的装帧和设计吸引的。封面简洁大气，排版也很舒服，字体大小适中，阅读起来不会有压迫感。打开书页，我发现内容也同样令人赏心悦目。作者在组织内容上非常有条理，逻辑性极强。每一章的开头都会有一个明确的学习目标，并在章节末尾进行总结，帮助读者梳理知识点。我特别喜欢书中大量的图表和插图，它们都不是简单的装饰，而是非常有效地帮助理解抽象概念。比如，在讲解相图时，书中出现的立体相图和各种等温线、等压线的示意图，比单纯的文字描述要直观得多，让我一下子就能把握不同相态之间的转化关系。而且，书中对实验方法的介绍也相当详尽，它会结合具体的实验案例，讲解如何通过实验来验证理论，以及实验数据如何反映物理化学原理。这对于我这种喜欢动手实践的人来说，非常有吸引力。我甚至能感觉到作者在编写这本书时，是站在学生的角度去思考的，他预判了我们在学习过程中可能遇到的困难，并提前给出了详尽的解答和指导。这本书的整体风格可以说是严谨又不失温度，既有学术的严谨，又不乏人文的关怀，让我觉得学习物理化学不再是一件苦差事，而是一种享受。

评分☆☆☆☆☆

总的来说，这本书是一次非常令人耳目一新的学习体验。它在内容的选取和呈现方式上都展现出了非凡的创意和深刻的理解。对于一些传统的、可能被认为比较“硬核”的物理化学概念，这本书并没有回避，而是通过更易于理解的方式进行阐述。我印象最深刻的是，书中对热力学第二定律的讲解，它不仅仅从能量的角度出发，还巧妙地引入了信息论的观点，让我对熵的理解上升到了一个新的高度。作者并没有满足于“无序度增加”这么简单的描述，而是深入挖掘了其背后的统计意义和信息丢失的本质。另外，这本书在数学工具的应用上也做得很好，它并没有刻意简化数学，而是提供了必要的数学背景知识，并且在适当的时候给出详细的推导过程，帮助读者理解数学在物理化学中的重要作用。书中还引入了大量的计算化学方法和模拟结果，这让我有机会接触到一些前沿的计算手段，并了解它们是如何帮助我们解决复杂的物理化学问题的。这本书的风格更加偏向于启发式和引导式，它鼓励读者自己去探索，去发现，而不是被动地接收知识。它就像一个经验丰富的向导，引领你在物理化学的殿堂中漫步，让你在享受美景的同时，也能深刻理解这座殿堂的每一个角落。

评分☆☆☆☆☆

我必须说，这本书在对经典物理化学理论的现代诠释上做得尤为出色。它不仅仅是复述教材上的公式和定义，而是将这些经典理论置于当今科学研究的前沿背景下进行解读。例如，在讨论化学动力学时，书中并没有仅仅停留在反应速率方程的层面，而是延伸到了对催化机理、自由基反应以及现代光谱技术在动力学研究中的应用。我特别欣赏作者在讲解复杂概念时，总是能够找到一个恰当的切入点，然后层层递进，将知识点清晰地呈现出来。比如，当他介绍量子化学的基组概念时，他会先从原子轨道杂化入手，然后引出如何用更复杂的数学函数来近似描述电子的波函数，并且还会提及不同基组的优缺点以及适用范围。这种讲解方式，既保证了理论的严谨性，又避免了过度的数学推导让读者望而却步。此外，书中还穿插了一些与现代科技相结合的应用案例，例如在材料科学、能源科学等领域，物理化学原理是如何发挥重要作用的。这让我深刻体会到，物理化学不仅仅是一门基础理论学科，更是驱动许多前沿科技发展的核心力量。这本书让我看到了物理化学的生命力，以及它在解决现实世界问题中的巨大潜力。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，这本书在某些方面确实刷新了我对物理化学教材的认知，尤其是在理论的阐述方式上。它没有像一些传统的教材那样，上来就堆砌大量的数学公式和符号，而是花了相当大的篇幅去铺陈理论背景和物理图像。作者似乎特别注重培养读者的直觉和物理理解能力，这一点在讨论量子化学部分尤其突出。他会用非常形象的比喻来解释波函数的意义，以及电子的概率分布是如何形成的。当我看到他用“云”来形容电子在原子核周围的分布时，我一下子就明白了那种不确定性和概率性的概念。而且，书中对统计力学部分的讲解也十分清晰，他没有直接跳到复杂的配分函数，而是从微观粒子的运动和能量分布入手，一步步推导出宏观热力学性质。我尤其欣赏的是，书中有很多小小的“思考题”或者“提示”，引导读者主动去思考，去探究背后的原理，而不是被动地接受信息。这种互动式的学习方式，极大地激发了我的学习兴趣和主动性。尽管这本书的篇幅不小，但我并没有感到枯燥，反而觉得每一页都充满了知识的惊喜。它的深度和广度都足以支撑起一门完整的本科课程，并且对读者的理解力有很高的要求，因此，它绝对是一本适合那些想要深入理解物理化学内在逻辑的读者的佳作。

评分☆☆☆☆☆

蛤

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她还是世界上最有名的电视节目主持人，拥有观众数十亿；

评分☆☆☆☆☆

好好好

评分☆☆☆☆☆

3.适合什么样的人阅读

评分☆☆☆☆☆

很好啊啊11111

评分☆☆☆☆☆

她还是世界上最有名的电视节目主持人，拥有观众数十亿；

评分☆☆☆☆☆

主要内容就是统计和量化，还算可以吧

评分☆☆☆☆☆

写的比较物理，本科难一点

评分☆☆☆☆☆

连续8年位居全国畅销书排行榜，20世纪最有影响的作品之一33种文字全球发行，日本有史以来图书销量排行第一名，入选九年制义务教育小学语文课本，新华社、《人民日报》、《中国教育报》、《中国青年报》、《文汇报》、中央电视台等数百家媒体深度报道。