《Atkins’ Physical Chemistry》（第十一版）书评

化学与化工学院刘浏

一. 概述

Atkins’ Physical Chemistry第十一版发行于2018年。该书适用于化学系物理化学课程，非化学系学生亦可将其作为物化课程的参考书。此书每四年更新一版，最新版第十二版发行于2022年12月，受限于版权等原因未上架国内。第十二版新增了“计算化学简介”章节、难点讲解视频与课后练习更新等内容，与第十一版相差不大。本书中译版已由南京大学侯文华教授组织翻译，于2021年出版。

主编Peter William Atkins（1940 - ）于莱斯特大学获得化学学士学位，并在1964年获得电子自旋共振和理论化学的博士学位。此后，Atkins先后在加州大学洛杉矶分校和牛津大学林肯学院教授物理化学。他是一位高产的流行化学教科书的作者，其中包括Atkins’ Physical Chemistry（本书）、Atkins’ Inorganic Chemistry 和Atkins’ Molecular Quantum Mechanics三本世界上最流行的化学教科书。本书第十一版新增了来自剑桥大学的合著者James Keeler教授。

出版社Oxford University Press成立于1478年，是世界上历史最悠久的大学出版社之一，现也是世界上最大的大学出版社。其出版物包括各个学术领域的著作、教科书、英语教学专书、工商管理著述、圣经、音乐、儿童书籍、词典、工具书、期刊等。

二. 图书的总体构架、体例及内容简介

本书正文共分十九个中心点，现介绍如下：

序言能量、温度与化学：由玻尔兹曼分布引申出能量的流动是理解热力学、结构和化学变化的关键。

中心点1 气体的性质：由完美气体的概念引出理想状态下的气体状态方程，随后由气体压力的微观模型入手，引入平均速率和麦克斯韦-玻尔兹曼速率分布，进而讨论气体动力学中的几个概念。最后讲解真实气体情况下偏离理想状态的各项影响参数，得到真实气体的范德华方程。本中心的不足之处在于对温度的统计意义讨论不多。

中心点2 热力学第一定律：讲解了功和热的定义和计算，引入了热力学内能和第一定理的表述，定义了焓并讨论了内能和焓作为状态函数的性质，包括热容、Hess定律、Joule实验和Joule-Thomson实验。之后介绍了几个可逆过程，特别是绝热可逆过程。这里对功和热的微观解释比较勉强。 

中心点3 热力学第二、第三定律：通过自发过程不可逆性引入了第二定律表述和熵概念，讨论了熵变的计算；结合第三定律定义了绝对熵及其实验测量。综合考虑能量和熵变化，引入了Helmholtz和Gibbs函数来计算系统特定过程的最大功，并用这两个函数来判断过程的自发性。最后，简单介绍了热力学基本方程、Maxwell关系式及其应用。

中心点4 纯物质的物理变化：讲解了纯物质的相图、相变过程的热力学参数变化及相平衡的Clapeyron方程。

中心点5 简单混合物：详细讲述了偏摩尔量、化学势、吉布斯-杜海姆方程、稀溶液的依数性、固体液体的二元相图、三元相图、活度等概念。

中心点6 化学平衡：介绍了化学平衡与吉布斯自由能的关联、平衡常数及影响平衡常数的因素、电化学电池与能斯特方程、电极电位及其应用等知识点。

中心点7 量子理论：首先讨论了量子力学基础，包括起源、波函数、、算符与可观测量；随后求解粒子平动、谐振子、和分子转动的Schrödinger方程，在此基础上讨论了量子化的基础。在线资料介绍了更多的量子力学应用。

中心点8 原子结构及原子光谱：给出了类氢原子Schrödinger方程的解，引入原子轨道的概念并用于多电子原子，与电子自旋和Pauli不相容原理结合，讨论了原子性质的周期性、周期表结构、和原子光谱。在线资源介绍了原子光谱在恒星监测中的应用。

中心点9 分子结构：介绍了分子Schrödinger方程求解中的玻恩-奥本海默近似、波函数构建采用的价键理论和分子轨道理论。由简入繁，以可解氢分子离子模型入手，引入分子轨道的概念，并将之应用到多电子分子。分子轨道的概念贯穿了整个化学学科，在线资源介绍了分子轨道理论在小分子反应性上的应用。

中心点10 分子对称性：对称运算、对称元素、群论以及它们的运用。 

中心点11 分子光谱学：首先介绍了分子光谱的辐射吸收发射、线宽与实验技术，随后展开讲解了转动光谱、双原子分子和多原子分子的振动光谱、电子光谱、激发态的衰变过程，以及振动光谱的对称性分析。

中心点12 磁共振：核磁共振、核磁共振谱的特征、核磁共振脉冲技术原理、电子顺磁共振。NMR是有机化学和生物化学的重要结构解析方法之一，在医学中也有重要的应用。在线资料介绍了磁共振成像和顺磁共振在材料科学和生物化学中的应用。

中心点13 统计热力学：介绍了热平衡系统的玻尔兹曼分布；在分子系统的应用中以分子配分函数为介，可计算独立粒子系统的平动、转动、振动、自旋、电子对能量和熵的贡献，进而计算Helmholtz和Gibbs函数；简介了用于处理相互作用系统的正则系综。在线资源介绍了多肽中螺旋结构解构的平衡。

中心点14 分子相互作用：分子的电性质、分子间相互作用、液体中的分子相互作用、大分子相互作用、自组装。这里结合统计热力学，导出了分子间相互的表达式和液体中的径向分布。分子间相互作用是表面张力的基础，这里也进行了讨论。分子间相互作用在生物化学和生物医学中扮演这重要的角色，在线资源介绍了蛋白质和核酸的结构，以及小分子(药物)与蛋白质或核酸受体的特性结合。

中心点15 固体：晶体结构、衍射法、固体中的键合、固体的机械性能与电、光、磁性质。在线资源介绍了X-射线衍射在生物大分子结构测量、纳米材料结构测量中的应用。

中心点16 运动中的分子：完美气体的输送特性、液体中的运动、扩散。在液体运动中讨论了离子运动与电解质溶液导电性的关系。在线资源介绍了跨生物膜的离子运动及其导电性测量。

中心点17 化学动力学：首先介绍了化学动力下基础，包括化学反应速率的定义、速率方程的积分、反应的可逆性与弛豫、阿伦尼乌斯方程、反应机制（基元反应、连续基元反应、稳态近似、速控步、预平衡）；随后介绍了反应机理的三个例子：单分子反应、聚合反应、和酶催化反应。最后介绍了光化学的基本概念，包括光化学过程、量子产率、激发态动力学、和共振能量转移。在线资源介绍了光合作用中的光化学过程。

中心点18 反应动力学：此部分介绍反应动力学中的几个高级论题，包括速率理论中的碰撞理论和过渡态理论、溶液中的反应、势能面和分子反应动态学、均相系统中的电子转移的Marcus理论。 

中心点19 固体表面过程：固体表明简介、物理吸附与化学吸附、实验技术介绍、吸附与解吸、异相催化、电极过程。

三. 图书编写特点及评价

本书文笔逻辑流畅，图文并茂且色彩丰富，国外众多院校化学系均对其大为推崇。正文中出现的标注、说明和要点总结叙述详细，同时每一节均有大量例子以插入框形式放于正文。值得一提的是，本书对各项数学公式有从头至尾极为详细的数学推导，对新手十分友好。全书设计了边栏，可供学生笔记或推导演算所用。本书由于主要面向本科生使用，因此全书语言较为通俗易懂，可以很好地锻炼读者的英文能力。每节末的习题分为三种：讨论（Discussing questions）、练习（Exercises）与问题（Problems）。前两者主要针对知识点进行巩固，后者难度较大可供学有余力的同学思考提高。书末均附有章节习题答案。

本书在每个中心点开头设置了“为什么需要学习本节”，“本节的关键思想是什么”，“学习完本节后你会收获什么”三个问题并给予了回答，更好帮助读者了解到本章的重点，以及他们能从本章收获什么。由于书本篇章有限，因此课本上一些知识细节的展开或延伸拓展收录在了线上网站。

对于国内读者而言，上千页的英文阅读量着实是一个不小的负担。对标中文课本方面，范康年（复旦版）物理化学在结构与内容上是与之最为接近的。这个版本似乎代表了作者将物理化学课程内容模块化的尝试，部分概念的引入较突兀。因此本书也可用于查漏补缺，挑选未理解透彻部分精读即可。

我校图书馆有本书纸本书馆藏，索书号：O64/A874/E.11

馆藏地：华南理工大学-五山校区-外文图书区