材料物理化學（簡體書）

《普通高等教育材料科學與工程“十二五”規劃教材：材料物理化學》第1章介紹材料研究對象，第2、3章介紹熱力學的3個基本定律，第4章～第6章介紹了相與組分對系統化學勢、相平衡和化學平衡的影響，第7章～第10章分別介紹電化學、動力學、表面與膠體化學。書中包括大量供學生思考的問題，安排了一定量的計算題。《普通高等教育材料科學與工程“十二五”規劃教材：材料物理化學》可以作為高等院校材料科學與工程專業“材料物理化學”、“物理化學”、“材料熱力學”的教材或教學參考書。．

《普通高等教育教材料科學與工程"十二五"規劃教材:材料物理化學》可以作為高等院校材料科學與工程專業“材料物理化學”、“物理化學”、“材料熱力學”的教材或教學參考書。

第1章 物質的狀態與表徵1.1 氣體1.1.1 理想氣體1.1.2 范德華氣體1.2 固體1.2.1 晶體及其結構1.2.2 晶體缺陷1.2.3 非晶體1.3 液體1.4 凝聚態1.5 本章評述與重要概念1.5.1 本章評述1.5.2 本章重要概念第2章 熱力學第一定律2.1 基本概念2.1.1 系統與環境2.1.2 狀態與過程2.2 熱力學第一定律2.2.1 內能的物理意義2.2.2 內能的數學性質2.3 功的計算2.3.1 功的相關概念2.3.2 理想氣體平衡過程功的計算2.3.3 理想氣體非平衡過程功的計算2.3.4 非理想氣體平衡過程功的計算思路2.4 兩個氣體實驗2.4.1 Joule實驗2.4.2 Joule-Thomson實驗2.5 熱容與熱的計算2.5.1 熱容2.5.2 熱的計算2.6 熱力學第一定律在轉變與相變中的應用2.6.1 在理想氣體絕熱過程中的應用2.6.2 在相變中的應用2.7 熱化學2.7.1 熱化學的基本概念2.7.2 標準摩爾反應焓的計算2.7.3 反應焓與溫度的關係——基希霍夫公式2.8 本章 評述與重要概念2.8.1 本章評述2.8.2 本章重要概念第3章 熱力學第二定律3.1 熵的初步概念與熵變計算3.1.1 熵概念的簡化導出3.1.2 熱力學基本定律與熵變計算3.1.3 克勞修斯不等式與熵增原理 第1章 物質的狀態與表徵3.2 熵的統計意義（初步）3.3 熱力學第三定律3.3.1 熱力學第三定律3.3.2 標準摩爾熵3.3.3 標準摩爾反應熵3.4 亥姆霍茲函數和吉布斯函數3.4.1 亥姆霍茲函數3.4.2 吉布斯函數3.4.3 AG的計算3.5 熱力學基本方程和麥克斯韋關係式3.5.1 熱力學基本方程3.5.2 麥克斯韋關係式3.5.3 其他熱力學關係3.6 熵與熱力學第二定律的嚴格推演3.6.1 卡諾循環3.6.2 熱力學第二定律的兩種表述3.6.3 卡諾定理3.6.4 可逆循環的等效性與熵的導出3.6.5 克勞修斯不等式與熵增原理3.7 本章 評述與重要概念3.7.1 本章 評述3.7.2 本章 重要概念第4章 化學勢第5章 相平衡第6章 化學平衡第7章 電化學第8章 化學動力學第9章 表面與界面第10章 膠體化學附錄符號表參考書目後記．

電化學作為化學的分支之一，是研究兩類導體（電子導體，如金屬或半導體，以及離子導體，如電解質溶液）形成的接觸界面上所發生的化學反應以及相關現象的科學。電化學的內容相當廣泛，已形成獨立的學科，涉及化工、冶金、機械、材料、生化等諸多學科和領域。本章主要分電解質溶液、可逆電池電動勢、電解與極化三個部分，并簡單介紹金屬的電化學腐蝕和防護。
7.1 電化學的基本概念
7.1.1 原電池與電解池
電化學主要研究電能與化學能之間的相互轉化規律。電化學研究必須通過適當的電化學裝置。將化學能轉化為電能的裝置稱為原電池（Primary Cell），將電能轉化為化學能的裝置稱為電解 （Electrolytic Cell）。
圖7—1（a）為丹尼爾電池，是一種簡單的原電池。它包括兩個半電池，分別由Zn棒插入ZnSO4溶液以及Cu棒插入CuSO4溶液中組成，并與外電路組成一個回路。圖7—1（b）為電解池的示意圖，由兩個電極、電解質溶液以及外電路中的工作電源構成。在外電路中，電流的傳導由金屬導線中的自由電子完成。這類靠自由電子的定向運動傳導電流的導體稱為電子導體，如金屬、石墨及某些金屬的化合物等。在導電過程中，電子導體自身不會發生化學變化。溫度升高，金屬的電阻增大，導電能力降低。而在電解質溶液中，電流的傳導依靠正、負離子反向遷移來實現，這類導體稱為離子導體，如電解質溶液或熔融的電解質等。溫度升高時，由于溶液的黏度降低和水溶液中離子的水化作用減弱等原因，離子運動速度加快，其導電能力反而增強。
我們把相互接觸的兩個導體構成的系統稱為電極，其中一個是電子導體，另一個是離子導體，在它們的相界面上可以有電荷轉移。
不論是原電池亦或是電解池，電勢較高的電極稱為正極（Positive Electrode），電勢較低的電極稱為負極（Negativc Electrodc）。在化學能與電能的相互轉化中，在電極界面上會發生氧化還原反應，發生氧化反應的電極稱為陽極（Anode），而發生還原反應的電極稱為陰極（Cathode）。
在丹尼爾電池中，由于金屬鋅比銅活潑，更易失去電子而發生氧化反應
Zn（S）→Zn2+（aq）+2e—
昕以Zn電極為陽極。產物Zn2+擴散到溶液中，留在Zn（s）電極上的電子沿著外電路流向Cu（s）電極。溶液中的Cu2+在銅電極表面與電子結合還原為Cu（s）
Cu2+（aq）+2e—→Cu（s）。