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I 经典热力学基础1

1.1 基本热力学关系式和化学势1

1.2 偏摩尔量与Gibbs-Duhem方程2

1.2.1 偏摩尔量2

1.2.2 Gibbs-Duhem方程3

1.3 相平衡与化学平衡的基本关系式4

1.4 逸度、逸度系数与状态方程5

1.5 活度与活度系数7

1.5.1 Raoult定律与Henry定律7

1.5.2 活度与活度系数7

1.5.3 不同浓度单位的活度与活度系数之间的换算9

1.6 渗透压与渗透系数11

1.6.1 渗透压11

1.6.2 渗透系数12

1.7 过量函数14

参考文献16

2 统计热力学基础17

2.1 统计系综与配分函数17

2.1.1 正则系综18

2.1.2 巨正则系综22

2.1.3 涨落26

2.2 维里方程的统计力学推导27

2.3 分子的分布函数30

2.3.1 分子径向分布函数31

2.3.2 用径向分布函数表示流体的热力学性质33

2.4 McMillan-Mayer渗透压理论37

参考文献39

3 分子间作用能与势能函数40

3.1 分子间作用能40

3.1.1 离子静电能40

3.1.2 离子-偶极能41

3.1.3 偶极-偶极能43

3.1.4 四极矩与其他粒子的作用能46

3.1.5 离子-诱导偶极能48

3.1.6 色散能49

3.1.7 排斥能50

3.2 势能函数50

3.2.1 硬球势能函数51

3.2.2 方阱势能函数51

3.2.3 Sutherland势能函数51

3.2.4 Lennard-Jones势能函数52

3.2.5 Yukawa势能函数54

3.2.6 Kihara势能函数54

3.2.7 Stockmayer势能函数56

参考文献56

4.1.1 离子氛及其电位57

4 经典电解质溶液理论57

4.1 Debye-Hückel理论57

4.1.2 活度系数的计算61

4.1.3 渗透系数的计算64

4.2 Fowler-Guggenheim方程64

4.3 Bromley方程67

4.4 离子水化理论68

4.4.1 Stokes-Robinson离子水化理论68

4.4.2 Stokes-Robinson离子逐级水化理论71

4.5 离子缔合理论72

4.5.1 Bjerrum离子缔合理论73

4.5.2 其他离子缔合理论74

4.5.3 三离子物74

4.6 计算混合电解质溶液活度系数的公式75

4.6.1 Frank-Thompson弥散晶格理论75

4.6.2 Meissner方程77

参考文献78

5 Pitzer 电解质溶液理论79

5.1 Pitzer电解质溶液理论基础79

5.2 单一电解质溶液渗透系数的计算公式84

5.3 单一电解质溶液活度系数的计算公式86

5.4 混合电解质溶液的计算88

5.5 电解质溶液焓和体积的计算91

5.6 Pitzer-Li方程92

5.7 Clegg-Pitzer方程93

5.8 Li-Mather方程95

参考文献97

6 局部组成模型在电解质溶液中的应用99

6.1 电解质NRTL方程100

6.2.1 扩展的UNIQUAC-Debye-Hiickel方程105

6.2 扩展的UNIQUAC方程105

6.2.2 LIQUAC方程107

6.2.3 Lu-Maurer方程110

6.3 扩展的UNIFAC方程112

参考文献114

7 电解质水溶液的分子模拟115

7.1 Monte Carlo分子模拟方法简介115

7.2 分子动力学模拟方法简介117

7.3 分子模拟中常用的计算公式118

7.4 分子模拟用于研究水的微观结构120

7.5 分子模拟用于研究电解质水溶液124

7.6 分子模拟用于研究相界面133

7.7 分子模拟用于研究电解质溶液的传递性质134

参考文献135

8 积分方程理论（分布函数理论）138

8.1 用密度泛函理论导出Ornstein-Zernike积分方程139

8.2 OZ方程的图论表述141

8.3.1 超网链（HNC）近似143

8.3 OZ方程的近似求解方法143

8.3.2 Percus-Yevick（PY）近似145

8.3.3 平均球近似（MSA）146

8.4 Fourier变换及其反变换求解OZ方程的基本公式147

8.5 用PY近似对硬球流体求解OZ方程150

8.5.1 纯硬球流体的求解151

8.5.2 硬球流体混合物的求解154

8.6 用平均球近似建立电解质原始模型158

8.6.1 用平均球近似验证Debye Hückel理沦159

8.6.2 用平均球近似及Fourier变换求解电解质原始模型的OZ方程161

8.6.3 求解电解质原始模型中的一些中间变量166

8.6.4 电解质溶液热力学性质的计算170

8.7 用平均球近似建立电解质非原始模型（一）176

8.9 用平均球近似建立Yukawa流体状态方程179

8.8 平均球近似原始模型与状态方程的直接联用179

8.10 用平均球近似理论建立偶极流体状态方程185

8.11 用平均球近似建立电解质非原始模型（二）192

8.11.1 离子、偶极不等直径时的求解192

8.11.2 正、负离子等直径时的求解197

参考文献200

9 电解质溶液微扰理论203

9.1 Zwanzig微扰理论204

9.2 Barker-Henderson微扰理论206

9.3 Chandler-Weeks-Anderson微扰理论210

9.4 Gubbins-Gray微扰理论212

9.5 建立在van der Waals普遍化配分函数基础上的微扰理论213

9.5.1 van der Waals普遍化配分函数213

9.5.2 微扰硬链理论（PHCT）215

9.5.3 微扰软链理论（PSCT）216

9.5.4 微扰各向异性链理论（PACT）218

9.5.5 缔合微扰各向异性链理论（APACT）219

9.6 统计缔合流体理论（SAFT）221

9.6.1 Wertheim的热力学微扰理论221

9.6.2 SAFT状态方程225

9.6.3 简化的统计缔合流体理论231

9.6.4 采用平均场近似的SAFT-HS状态方程232

9.6.5 可变量程势能函数的统计缔合流体理论（SAFT-VR）233

9.6.6 采用Lennard-Jones链节作为参考流体的SAFT状态方程（SAFT-LJ）238

9.7 Henderson电解质微扰理论（原始模型）240

9.8 Henderson-Blum-Tani电解质微扰理论（非原始模型）245

9.9 基于电解质微扰理论的状态方程研究新进展252

参考文献256

10 含电解质体系的相平衡259

10.1.2 相平衡的计算公式260

10.1.1 相平衡的判据260

10.1 相平衡的判据与计算公式260

10.2 含电解质体系的气液平衡261

10.2.1 含电解质体系的GLE261

10.2.2 定标粒子理论的应用262

10.2.3 简化的一阶微扰理论的应用264

10.2.4 Li-Mather方程应用于伴有化学反应的气液平衡267

10.2.5 电解质平均球近似原始模型、PR方程和SAFT方程应用于高压气液平衡269

10.2.6 电解质平均球近似原始模型和微扰理论应用于高压气液平衡272

10.2.7 电解质平均球近似非原始模型和微扰理论应用于高压气液平衡273

10.2.8 含电解质体系的VLE275

10.2.9 电解质NRTL方程的应用276

10.2.10 扩展的UNIQUAC方程的应用277

10.2.11 UNIFAC方程的应用279

10.2.12 平均球近似理论的应用280

10.3 含电解质体系的液液平衡282

10.3.1 扩展Setschenow公式的应用283

10.3.2 Fowler-Guggenheim方程与扩展的van Laar方程应用于气液平衡和液液平衡284

10.3.3 Pitzer方程与改进的正规溶液理论应用于金属溶剂萃取体系287

10.3.4 Pitzer方程与UNIFAC方程应用于金属溶剂萃取体系290

10.3.5 改进的UNIFAC方程用于双水相萃取体系292

10.4 含电解质体系的固液平衡295

10.4.1 Pitzer方程的应用295

10.4.2 局部组成模型的应用297

10.4.3 平均球近似理论与微扰理论的应用299

参考文献302

11 电解质溶液临界现象的近代理论306

11.1 临界点的奇异性306

11.1.1 二级相变306

11.1.2 指数律307

11.1.3 标度律309

11.2 重整化群理论309

11.2.1 重整化群理论的基本原理310

11.2.2 分子间作用力和密度涨落311

11.2.3 吸引力作用的重整化过程313

11.2.4 重整化群理论的计算方法314

11.3 非临界区到临界区的过渡与跨接状态方程318

11.3.1 非临界区到临界区的过渡318

11.3.2 跨接状态方程321

11.4 高温高压下电解质水溶液的热力学研究323

11.4.1 分子模拟在超临界水及高温高压电解质溶液中的应用324

11.4.2 近代电解质溶液理论在高温高压电解质溶液中的应用325

参考文献327

12 电解质水溶液的表面性质330

12.1 界面热力学性质研究方法的分类330

12.2 Gibbs热力学方法331

12.2.1 界面张力的基本方程331

12.2.3 用平均球近似理论计算333

12.2.2 用Pitzer电解质溶液理论计算333

12.3.1 Kirkwood-Buff方程334

12.3 均相统计热力学方法334

12.3.2 Davis方程336

12.3.3 Reiss定标粒子理论338

12.3.4 Boudh Hir和Mansoori方程339

12.3.5 用于表面活性剂体系的三维界面状态方程340

12.4 非均相统计热力学方法341

12.4.1 密度梯度理论341

12.4.2 密度泛函理论343

参考文献348

13 带电胶体溶液理论350

13.1 DLVO理论350

13.1.1 两球形粒子间的色散能350

13.1.2 两球形粒子间的静电排斥能352

13.2.1 聚电解质溶液的双电层结构363

13.2 聚电解质溶液的结构363

13.2.2 Donnan平衡365

13.3 渗透压数据的关联和预测366

13.3.1 维里方程366

13.3.2 随机相近似方法368

13.3.3 自由溶剂模型369

13.3.4 Yukawa状态方程370

13.4 带电胶粒间的平均力势能研究372

13.4.1 平均球近似求解OZ方程372

13.4.2 用超网链求解OZ方程373

13.4.3 分子模拟研究376

13.5 用密度泛函理论研究双电层结构377

参考文献380

14.1.1 离子的电迁移率与电迁移数382

14.1 电迁移率与电导382

14 电解质溶液的电导理论382

14.1.2 离子的电导率383

14.2 Onsager电导理论385

14.2.1 松弛效应与电泳效应385

14.2.2 Onsager电导率公式386

14.3 考虑离子缔合的电导理论389

14.3.1 Lee-Wheaton电导理论389

14.3.2 Fuoss电导理论391

14.4 基于平均球近似的电导理论394

14.4.1 完全离解的电解质的电导394

14.4.2 不完全离解的电解质的电导396

参考文献399

15 电解质溶液的扩散理论401

15.1 溶液扩散性质的基本关系式401

15.2 单一电解质的扩散——Nernst-Hartley公式402

15.3 扩散中的电泳效应——Onsager-Fuoss公式405

15.4 不完全离解的电解质的扩散408

15.5 电解质溶液中的自扩散Onsager极限公式409

15.6 Robinson和Stokes关于电解质浓溶液中互扩散系数的研究411

15.7 基于平均球近似的电解质扩散理论413

15.7.1 基于平均球近似理论的自扩散系数研究414

15.7.2 基于平均球近似理论的互扩散系数研究416

15.8 电解质扩散系数的分子模拟419

参考文献420

附录A 电解质溶液各种势能函数中矢量积分的解法422

附录B 积分方程理论中Fourier变换和Laplace变换的规则426

参考文献437

附录C 电解质微扰理论中各微扰项的展开处理438

参考文献454

索引455