物理化学（生命科学类）（第2版）/北京大学物理化学丛书 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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高月英，戴乐蓉，程虎民 等 著

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• 物理化学
• 生命科学
• 北京大学
• 教材
• 化学
• 理工科
• 高等教育
• 丛书
• 第二版
• 基础学科

出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301045015

版次：2

商品编码：11327811

包装：平装

开本：16开

出版时间：2007-08-01

用纸：胶版纸

页数：347

字数：560000

正文语种：中文

内容简介

　　《物理化学（生命科学类）（第2版）/北京大学物理化学丛书》是参照国家教育部化学类专业教学指导分委员会制定的《普通高等学校本科化学专业规范（草案）》，在北京大学生命科学学院使用了20多年的《物理化学与胶体化学》讲义基础上，经多次修改编写而成的。
　　《物理化学（生命科学类）（第2版）/北京大学物理化学丛书》包括化学热力学、化学动力学、胶体与表面化学、结构化学与结构分析四大部分，共10章。每章后附有思考题、习题和参考读物。全书采用国际单位制（SI）和国家标准（GB）中规定的量、单位和符号。基于《物理化学（生命科学类）（第2版）/北京大学物理化学丛书》的读者对象，特别是根据生命科学发展的需要，本书对物理化学的基础知识进行了合理的取舍，增加了耗散结构理论简介、两亲分子有序组合体、结构化学和结构分析等内容，力求使书中介绍的知识与现代生命科学结合得更为紧密。
　　本书可作为综合性大学、高等师范院校生物类学科各专业的物理化学课程教材，也可作为医、药、农、林等院校有关专业的教材或教学参考书。

内页插图

目录

绪言
0.1 物理化学研究的对象及其方法
0.2 物理化学在生命科学中的应用

第1章 热力学第一定律
1.1 热力学研究的对象、限度及其发展
1.2 热力学的一些基本概念
1.2.1 热力学体系和环境
1.2.2 热力学状态和状态函数
1.2.3 热力学过程和途径
1.3 热力学第一定律
1.3.1 热力学能、热和功
1.3.2 热力学第一定律及其数学表达式
1.4 功与过程
1.4.1 体积功
1.4.2 可逆过程
1.4.3 相变过程中的体积功
1.5 热与焓
1.5.1 简单变温过程
1.5.2 相变过程
1.5.3 焓
1.6 热力学第一定律对理想气体的应用
1.6.1 理想气体的热力学能和焓-Gay.Lussac-Joule（盖·吕萨克一焦耳）实验
1.6.2 理想气体的C与CV之差
1.6.3 绝热过程
1.7 热化学
1.7.1 化学反应的热效应
1.7.2 反应进度
1.7.3 热化学方程式
1.8 Hess（赫斯）定律
1.9 几种热效应
1.9.1 生成焓
1.9.2 燃烧焓
1.9.3 溶解焓和稀释焓
1.9.4 离子生成焓
1.10 反应热与温度的关系-Kirchhoff定律
1.11 新陈代谢与热力学
参考读物
思考题
习题

第2章 热力学第二定律
2.1 自发变化的共同特征——不可逆性
2.2 热力学第二定律
2.3 熵
2.3.1 Carnot（卡诺）循环和熵函数的发现
2.3.2 过程方向的判断
2.3.3 熵增加原理
2.4 熵变的计算
2.4.1 等温过程的熵变
2.4.2 非等温（加热或冷却）过程的熵变
2.4.3 环境的熵变
2.5 热力学第二定律的本质——熵的统计意义
2.6 热力学第三定律和标准熵
2.6.1 热力学第三定律
2.6.2 标准熵
2.6.3 化学反应标准熵变的计算
2.7 Helmholtz（亥姆霍兹）自由能与Gibbs（吉布斯）自由能
2.7.1 Helmholtz自由能
2.7.2 Gibbs自由能
2.8 热力学函数之间的一些重要关系式
2.8.1 封闭体系的热力学基本公式
2.8.2 对应系数关系式
2.8.3 Maxwell（麦克斯韦）关系式
2.9 △G的计算
2.9.1 简单状态等温变化过程的AG
2.9.2 等温等压下相变过程的AG
2.9.3 化学反应过程的AG
2.10 温度和压力对△G的影响
2.10.1 温度对AG的影响-Gibbs-Helmholtz公式
2.10.2 压力对AG的影响
2.11 不可逆过程热力学与耗散结构简介
2.11.1 开放体系的熵变
2.11.2 最小熵产生原理
2.11.3 自然科学中的自组织现象
2.11.4 耗散结构形成的条件
2.11.5 应用
参考读物
思考题
习题

第3章 溶液与相平衡
3.1 偏摩尔量
3.1.1 偏摩尔量的定义
3.1.2 偏摩尔量的集合公式
3.2 化学势
3.2.1 化学势的定义
3.2.2 化学势在相平衡中的应用
3.2.3 化学势与温度、压力的关系
3.3 理想气体的化学势
3.4 实际气体的化学势
3.5 理想溶液各组分的化学势
3.5.1 Raoult（拉乌尔）定律及理想溶液的定义
3.5.2 理想溶液各组分的化学势
3.6 稀溶液及其各组分的化学势
3.6.1 Henry（亨利）定律与稀溶液
3.6.2 稀溶液中溶剂的化学势
3.6.3 稀溶液中溶质的化学势
3.7 稀溶液的依数性
3.7.1 蒸气压降低
3.7.2 凝固点降低
3.7.3 沸点升高
3.7.4 渗透压
3.7.5 生物体内的渗透功
3.8 非理想溶液及其各组分的化学势
3.8.1 非理想溶液中溶剂的化学势
3.8.2 非理想溶液中溶质的化学势
3.8.3 活度与活度系数的测定
3.9 电解质溶液
3.9.1 电解质溶液中各组分的化学势、活度与活度系数
3.9.2 离子平均活度系数的理论计算
3.10 大分子溶液及其渗透压
……

第4章 化学平衡
第5章 电化学
第6章 化学动力学
第7章 表面化学
第8章 胶体分散体系
第9章 分子结构与分子光谱
第10章 晶体结构
附录

精彩书摘

　　纳米生物技术是指用于研究生命现象的纳米技术，它是纳米科技与生物技术相互融合而成的一门综合性前沿交叉学科。目前，有关纳米生物技术的研究主要包括两个方面：（i）利用新兴的纳米技术研究和解决生命科学问题；（ii）了解和模拟各种纳米生物结构（如分子马达、离子通道和光合器等），仿生制造可应用于不同技术领域的功能性纳米器件或装置。经过生物偶联（bioconjugation）的纳米粒子在纳米生物技术中发挥着十分重要的作用。以下简要介绍几类在纳米生物技术受到广泛关注的纳米粒子。
　　1.金纳米粒子
　　金纳米粒子也称作纳米金，它是在生物和医学领域研究和应用较早的一种纳米粒子，通常分散在水溶液中以胶体金的形式存在。金纳米粒子具有优良的生物相容性且易于与生物分子偶联，同时具有独特的光学性质和氧化还原性质，这使得它在纳米生物技术中得到了广泛应用。金纳米粒子在可见光区域存在较强的表面等离子共振（SPR）吸收，并且该吸收峰的位置和形状受到粒子的大小、形貌和聚集状态的显著影响。普通胶体金的吸收峰一般位于510～550nm，随粒径增大而发生红移（表观颜色由淡橙黄色向深红色、蓝紫色变化），且随着粒子聚集也会发生红移和宽化。近年还发现，通过控制金纳米粒子的形貌和结构，还可以在可见到近红外波长范围内人为地调控其SPR吸收。此外，金纳米粒子还具有很强的光散射能力和显著的表面增强Raman散射（SERS）效应。这些光学特性十分有利于金纳米粒子在生物检测等领域的应用。
　　目前金纳米粒子主要应用于以下方面：
　　（i）免疫分析。胶体金在1971年被引入免疫学实验，开创了纳米金免疫标记技术，此后逐渐发展成为四大免疫标记技术之一（其他三种技术使用的检测标记物分别为酶、放射性同位素和荧光物质）。在基于抗体一抗原特定作用的免疫分析中，作为免疫标记物的纳米金可以通过光镜、电镜、电学等手段进行检测，也可以应用于肉眼水平的比色检测，例如利用斑点金免疫渗滤试验可以快速检测早孕、乙肝表面抗原和艾滋病抗体等。
　　（ii）DNA检测。1996年Mirkin等发展了利用寡核苷酸修饰的金纳米粒子进行DNA比色分析的新技术，当寡核苷酸修饰的金纳米粒子与互补的靶DNA分子杂交后形成网状聚集体，SPR吸收峰发生红移，颜色由红变蓝。此后利用纳米金作为光学探针检测DNA的工作便蓬勃开展起来；与此同时，纳米金还被广泛用于增强电化学DNA传感器和石英晶体微天平（QCM）在DNA检测方面的灵敏度。
　　（iii）单细胞分析。纳米金可以作为标记物用于细胞染色或光学成像，还可用于单细胞中超灵敏的Raman光谱测定以给出细胞内部的成分组成。
　　（iv）靶向治疗。表面偶联有特异性靶向分子的金纳米粒子可以用作药物载体以实现靶向给药；而具有近红外SPR吸收的金纳米粒子因其特有的光热效应，可以在近红外光照射下发生局部升温，因而可以选择性杀死癌细胞。
　　……

前言/序言

《现代物理化学原理与应用》（第二版） 内容概述 《现代物理化学原理与应用》（第二版）是一部全面而深入的物理化学教材，旨在为生命科学、材料科学、环境科学等相关领域的学生和研究人员提供扎实的理论基础和广泛的应用视野。本书在第一版的基础上，对内容进行了系统更新和拓展，融入了最新的研究进展和技术成果，力求以清晰的逻辑、严谨的表述和生动的实例，引领读者领略物理化学的魅力，并掌握其解决实际问题的强大能力。 本书的编排遵循由宏观到微观、由基础到前沿的原则，共分为十八章，循序渐进地展开物理化学的四大基本分支：热力学、统计力学、量子化学和动力学。 第一部分：热力学——物质世界的能量转化规律 热力学是物理化学的基石，它研究物质在能量转化过程中的宏观行为。本书首先从热力学基本概念入手，包括状态函数、过程、功、热、内能、焓、熵和吉布斯自由能等，并详细阐述了热力学第一、第二和第三定律。通过大量数学推导和图示，读者将深刻理解能量守恒、过程的方向性以及系统的混乱度变化。 随后，本书将热力学原理应用于多种重要的化学过程。化学平衡是热力学研究的核心内容之一，本书详细介绍了化学平衡的判定条件、平衡常数、以及影响平衡移动的因素（如温度、压力和浓度），并重点讨论了溶液中的化学平衡，包括酸碱平衡、沉淀平衡和氧化还原平衡，并结合生命科学中的pH缓冲体系、电离平衡等实际问题进行了深入分析。 相平衡是另一个重要的研究领域。本书系统阐述了纯物质的相图、相律，并深入研究了二元和三元体系的相图，如液-液平衡、固-液平衡和气-液平衡。特别地，本书将相平衡理论应用于物质的分离提纯技术，如蒸馏、结晶和萃取，这些在生物样品处理和药物研发中至关重要。 第二部分：统计力学——从微观粒子理解宏观性质 统计力学是连接微观世界和宏观现象的桥梁。本书在介绍完宏观热力学后，引入统计力学的基本概念，如配分函数、玻尔兹曼分布等。通过统计力学的视角，读者可以理解宏观热力学性质（如能量、熵、热容）是如何由大量微观粒子的运动集体表现出来的。 本书将统计力学应用于理解分子行为和物质性质。通过对理想气体、实际气体、液体和固体的分子模型分析，解释其宏观热力学性质的来源。在此基础上，本书还介绍了分子光谱学的基础，阐述了光谱的产生机制以及如何通过光谱信息来研究分子的结构和运动，这对于理解生化反应的机理和分析生物大分子至关重要。 第三部分：量子化学——微观世界的电子行为与化学键 量子化学是物理化学的核心组成部分，它运用量子力学原理来描述原子的电子结构、分子的键合以及化学反应的微观过程。本书从普朗克量子假说和光电效应等实验现象出发，引出量子力学的基本概念，如波函数、算符、本征值方程和不确定性原理。 本书详细介绍了量子化学中的重要模型和方法。氢原子的量子力学模型是基础，在此基础上，本书介绍了近似方法，如变分法和微扰法，并将其应用于多电子原子和分子的电子结构计算。键理论是量子化学的重要应用，本书系统阐述了价键理论和分子轨道理论，并详细分析了共价键的形成、杂化轨道以及共振等概念。这些理论对于理解分子的三维结构、反应活性以及光谱性质至关重要，尤其在理解蛋白质、核酸等生物大分子的构象和功能时具有不可替代的作用。 本书还将量子化学的应用拓展到分子光谱学，如紫外-可见吸收光谱、红外光谱和核磁共振谱。通过对这些光谱的深入分析，读者可以了解如何解析分子的结构、确定官能团以及研究分子动力学，这些技术是现代生命科学研究中必不可少的工具。 第四部分：动力学——化学反应速率与机理 化学动力学研究化学反应的速率、影响反应速率的因素以及反应机理。本书从基本概念入手，如反应速率、反应级数、半衰期和活化能。通过对大量实验数据的分析，读者将掌握如何确定反应级数和速率常数，并理解温度、催化剂等因素对反应速率的影响。 本书深入探讨了反应机理的研究方法。通过对复杂反应的分析，如链反应、酶催化反应和光化学反应，读者将学会如何提出和验证反应机理。特别地，本书强调了过渡态理论在解释反应速率和活化能方面的作用，并介绍了动力学同位素效应等重要的机理研究手段。 在动力学应用方面，本书特别关注与生命科学相关的反应过程。酶催化反应是生命活动的核心，本书详细介绍了酶催化动力学的基本模型，如米氏方程，并分析了竞争性抑制、非竞争性抑制等多种酶活性的调控机制。此外，本书还探讨了自由基反应在生物体内的作用，以及如何通过动力学方法来控制和研究这些反应。 贯穿全书的特色与亮点 理论与应用并重： 本书不仅注重物理化学基本原理的讲解，更强调理论在解决实际问题中的应用。每章都配有丰富的例题和习题，涵盖了生命科学、材料科学、环境科学、医学等多个领域，帮助读者巩固所学知识，并提高分析和解决问题的能力。 与时俱进的内容： 第二版根据最新的科研进展，更新了部分章节的内容，例如，在量子化学部分增加了对计算化学方法的介绍，在动力学部分则强调了生物大分子反应动力学的研究进展。 清晰的逻辑结构和精炼的语言： 本书采用清晰的逻辑结构，各章节之间相互关联，层层递进。语言精炼准确，避免了不必要的术语堆砌，力求用最简洁的方式传达最核心的知识。 丰富的图表和插图： 为了帮助读者理解抽象的物理化学概念，本书配有大量的图表和插图，直观地展示了物理化学现象和过程，增强了学习的趣味性和有效性。 面向生命科学的侧重： 在保持物理化学整体性的基础上，本书在内容选择和实例分析上，对与生命科学相关的部分给予了更多的关注，例如，对溶液性质、相平衡在生物体系中的应用，以及生物大分子的光谱分析和反应动力学等进行了重点阐述，使其成为生命科学相关专业学生学习物理化学的理想教材。 目标读者 本书适合于生命科学、医学、药学、生物工程、材料科学、环境科学、化学等相关专业本科生、研究生以及从事相关领域研究的科研人员和工程师。对于希望深入理解物质世界本质、掌握现代科学研究工具的读者来说，本书都是一本不可多得的优质读物。 通过对《现代物理化学原理与应用》（第二版）的学习，读者不仅能够掌握物理化学的精髓，更能将其转化为解决复杂科学问题的强大武器，为未来的学习和研究奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面上“北京大学物理化学丛书”几个字，就已经足够吸引人了，虽然我不是北大毕业的，但对这种名校出品的学术书籍总有一种莫名的信任感。拿到书后，厚实的手感，精美的排版，还有那份沉甸甸的知识分量，都让我迫不及待地想要翻阅。我平时对物理化学接触不多，主要是因为很多概念都比较抽象，公式也看得眼花缭乱，总觉得隔着一层窗户纸，难以真正理解。尤其是那些涉及到量子力学和统计力学的部分，更是让我望而却步。这本书的出现，让我看到了希望。虽然我还没有深入阅读，但光是浏览目录和章节标题，就能感受到作者的用心。一些我之前一直觉得难以理解的概念，在这里似乎都有了更清晰的脉络。比如，关于热力学第一定律的阐述，有没有更直观的引入方式？化学反应动力学部分，除了速率方程和反应机理，是否还能提供一些实际的案例分析，来帮助我们理解催化剂的作用原理，或者如何通过控制反应条件来优化产率？我非常期待这本书能为我打开一扇通往物理化学世界的窗户，让我能够拨开迷雾，真正领悟到其在生命科学领域的应用价值。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对物理化学充满好奇，但又常常感到无从下手的学习者。市面上很多物理化学书籍，要么过于理论化，充斥着枯燥的公式和证明；要么又过于浅显，缺乏深入的探究。我一直在寻找一本既能带领我领略物理化学的精妙之处，又能让我感受到它在实际应用中的强大力量的书籍。这本书的出现，让我看到了希望。从封面上“北京大学物理化学丛书”的字样，我看到了其学术的严谨性和权威性。而“生命科学类”的定位，则让我对接下来的内容充满了期待。我希望这本书能够提供一些引人入胜的案例，比如，如何用物理化学的原理来解释DNA的结构稳定性？如何理解蛋白质的变性与复性？又比如，在药物设计中，物理化学的哪些知识是必不可少的？我希望书中不仅能教会我“是什么”，更能告诉我“为什么”，并且能够引导我思考“如何用”。我对书中关于生物大分子的热力学和动力学性质，以及生命体系中的能量转化等内容尤为感兴趣。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，第一感觉就是“专业”。作为一名在生命科学领域摸爬滚打多年的研究者，我深知物理化学知识在理解许多生物学现象中的重要性，但同时也常常感到自己在这方面的知识储备不够扎实。很多时候，我们在研究中遇到的问题，其根源往往可以追溯到物理化学的原理。比如，药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄过程，就与溶液的理化性质、跨膜转运机制等密切相关。又比如，蛋白质的折叠、功能以及与配体的结合，都离不开对分子间相互作用力的理解。这本书的副标题“生命科学类”让我眼前一亮，这表明它并非一本纯粹的理论教材，而是有意识地将物理化学的知识与生命科学的应用相结合。我迫切想知道，书中是如何将抽象的物理化学概念，转化为能够解释具体生物学问题的工具和视角。例如，在讲解电化学时，是否会深入到膜电位、信号传导等生命过程中？在谈论光谱学时，是否会结合蛋白质的荧光、核磁共振等技术在生命科学研究中的应用？我非常期待这本书能够成为我手中一把利器，帮助我更深入地理解和解决生命科学研究中的难题。

评分☆☆☆☆☆

作为一名生物专业的研究生，我常常觉得物理化学是横亘在我和深入理解生命科学机制之间的一道鸿沟。许多时候，我们能观察到现象，但却难以从根本上解释其背后的原理。例如，细胞内复杂的生化反应网络，其速率和方向是如何精确调控的？物质是如何高效地跨越细胞膜进入细胞内部？这些问题，往往都需要物理化学的知识来解答。我拿到这本《物理化学（生命科学类）（第2版）》后，虽然还没有开始细读，但从其厚度和章节的设置，我能够感受到它内容的丰富性和深入性。我尤其关注书中对于溶液性质、胶体化学以及热力学在生命过程中的应用的阐述。我希望这本书能够提供一些清晰易懂的讲解，将抽象的物理化学概念与具体的生物学现象联系起来。例如，在讲解表面张力时，是否会涉及到细胞膜的形成？在讲述熵增原理时，是否会解释生命体如何维持有序的状态？我非常期待这本书能够帮助我弥合知识上的差距，让我能够更自信地运用物理化学的知识来分析和解决生命科学研究中的问题。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，学习物理化学的关键在于理解其背后的基本原理，而不是死记硬背大量的公式和推导过程。很多教材在讲解的时候，往往过于注重数学的严谨性，导致初学者难以把握核心思想。我希望这本《物理化学（生命科学类）（第2版）》能够在这方面有所突破。我之前在学习生物化学的过程中，经常会遇到一些物理化学的概念，比如溶液的性质、反应速率、能量转化等，但往往只能停留在表面理解，无法深入挖掘其内在机制。例如，在解释酶催化时，如果能结合一些量子化学的观点，阐述电子在反应过程中的作用，或者从统计热力学的角度，解释反应活化能的降低是如何影响反应速率的，我相信这对于生命科学的学生来说，会是极大的帮助。另外，书中关于相平衡和胶体化学的内容，是否能够与生物体系中的一些现象（如细胞膜的形成、蛋白质的聚集等）相结合，提供更生动的例子？我尤其关注书中在分子模拟和计算化学方面的介绍，希望它能提供一些如何运用这些工具来研究生命过程的思路和方法。