吉林大学物理化学绪言

1、一、学习物理化学的目的和内容一、学习物理化学的目的和内容 化化 学学 研究物质的性质、结构及变化规律的科学。研究物质的性质、结构及变化规律的科学。 化学分类化学分类 无机化学、有机化学、分析化学和物理化学无机化学、有机化学、分析化学和物理化学 化学与物理的关系化学与物理的关系 一个化学反应的发生总是伴随有物理变一个化学反应的发生总是伴随有物理变化过程，例如在旧键断裂新键生成的过程，化过程，例如在旧键断裂新键生成的过程，有新物质产生，同时可能要伴随体积、压力、有新物质产生，同时可能要伴随体积、压力、浓度、温度、热量、光、电、磁等一系列变浓度、温度、热量、光、电、磁等一系列变化。反之，外界物理量变

2、化，也同样引起化化。反之，外界物理量变化，也同样引起化学反应发生。学反应发生。 物理化学物理化学-从物质的物理现象及化学现象入从物质的物理现象及化学现象入手，探讨化学变化过程基本规律的科学。手，探讨化学变化过程基本规律的科学。目的目的-物理化学主要是为了解决生产实际和科物理化学主要是为了解决生产实际和科学实验中向化学提出的理论问题，揭示化学变化学实验中向化学提出的理论问题，揭示化学变化的本质，更好地驾驭化学，使之为生产实际服务。的本质，更好地驾驭化学，使之为生产实际服务。物理化学的研究方法物理化学的研究方法1.1.遵循遵循“实践实践理论理论实践实践”的认识过程，分的认识过程，分别采用归纳法和演

3、绎法，即从大量的实验事实别采用归纳法和演绎法，即从大量的实验事实中发现规律，中发现规律， 再经过理论推理应用于实际。再经过理论推理应用于实际。2.2.综合应用微观与宏观的研究方法，主要有：综合应用微观与宏观的研究方法，主要有：热力学方法、统计力学方法和量子力学方法。热力学方法、统计力学方法和量子力学方法。研究体系研究体系-宏观体系，即大量粒子的集合体。宏观体系，即大量粒子的集合体。实验方法实验方法-物理学中常用的方法物理学中常用的方法 研究内容研究内容-化学热力学化学热力学,化学动力学化学动力学, 结构化学结构化学 1化学热力学化学热力学化学变化的方向和限度化学变化的方向和限度 一个化学反应在

4、一定的条件下能否进行，一个化学反应在一定的条件下能否进行，可进行到什么程度，改变外界条件如温度、压可进行到什么程度，改变外界条件如温度、压力、浓度对反应有什么影响？反应过程中能量力、浓度对反应有什么影响？反应过程中能量是如何变化的？这是热力学要解决的问题。是如何变化的？这是热力学要解决的问题。经典热力学只讨论平衡体系经典热力学只讨论平衡体系 优点优点-只考虑净结果只考虑净结果,处理问题方法简单处理问题方法简单 缺点缺点-不考虑机理和历程不考虑机理和历程,有局限性有局限性热平衡热平衡 相平衡相平衡 化学平衡化学平衡 2化学动力学化学动力学化学反应的速率和机理化学反应的速率和机理 一个化学反应的速

5、率有多大，反应进行时，一个化学反应的速率有多大，反应进行时，经过怎样的历程？改变化学反应的条件对反应经过怎样的历程？改变化学反应的条件对反应速率有何影响？怎样控制正反应的速率，抑制速率有何影响？怎样控制正反应的速率，抑制副反应的速率。副反应的速率。3结构化学结构化学从微观结构研究反应的本质从微观结构研究反应的本质 世界上的物质之所以成千上万，主要是世界上的物质之所以成千上万，主要是其性质上的差异，而物质的性质从本质上说其性质上的差异，而物质的性质从本质上说是由内部结构所决定的。是由内部结构所决定的。 三者之间的联系三者之间的联系 石墨转化为金刚石石墨转化为金刚石 合成氨反应合成氨反应 热力学热

6、力学-解决可能性问题解决可能性问题 动力学动力学-把可能性变成现实把可能性变成现实 常温常温 15000atm223( )3( )2( )nghgnhg50030atm物理化学是解决实际问题的重要工具物理化学是解决实际问题的重要工具 1.化工生产中的能量衡算和合理利用化工生产中的能量衡算和合理利用 2.设计新反应路线和确定反应方向设计新反应路线和确定反应方向 3.计算反应的产率计算反应的产率 4.控制调整反应速率控制调整反应速率,研究反应机理研究反应机理 5.从微观结构了解物质本质从微观结构了解物质本质,揭示变化过程的基本规律揭示变化过程的基本规律 二、学习物理化学的方法二、学习物理化学的方法

7、 1.了解本章主要解决的中心问题了解本章主要解决的中心问题 2.解决问题涉及的定理和定律和运用的基本解决问题涉及的定理和定律和运用的基本公式公式,注意公式的应用条件注意公式的应用条件 3. .多做习题，学会解题方法。很多东西只有多做习题，学会解题方法。很多东西只有通过解题才能学到，不会解题，就不可能掌通过解题才能学到，不会解题，就不可能掌握物理化学。握物理化学。4. .课前自学，课后复习，勤于思考，独立完课前自学，课后复习，勤于思考，独立完成作业。成作业。三三.教材教材 南京大学物理化学第五版南京大学物理化学第五版 付献彩主编付献彩主编 总计总计68学时学时 五五.课程安排课程安排 热力学第一

8、定律热力学第一定律 热力学第二定律热力学第二定律 多组分系统热力学多组分系统热力学 化学平衡化学平衡 相平衡相平衡 动力学动力学 电化学电化学 表面及表面及 胶体胶体四四.习题课习题课:物理化学复习引导物理化学复习引导 (校内讲义校内讲义) 物理化学实验讲义物理化学实验讲义-校内讲义校内讲义 12级物理化学实验安排级物理化学实验安排物理化学实验物理化学实验 时时 间间基础实验基础实验人数人数四选一实验四选一实验人数人数 三三实验三、实验八实验三、实验八 32 32 四四停停等级考试等级考试 五五 休息休息清明清明 六六实验十二实验十二 16 16实验一实验一6 七七实验十二实验十二 16 16

9、实验十一实验十一10 八八实验十四实验十四 16 16实验四实验四8 8 九九实验十四实验十四 16实验十三实验十三8 8 十十休息休息五一五一 十一十一实验五、实验七实验五、实验七1616 十二十二 实验二实验二 32 32 十三十三实验九实验九 32 32实验成绩分布实验成绩分布基础实验基础实验四选一实验四选一实验期末期末70%70%10%10%20%20%评分标准评分标准预习预习提问提问实验实验操作操作实验实验报告报告卫生卫生纪律纪律选交一份选交一份满意报告满意报告笔试或笔试或总结总结10%10%30-40%30-40%25%25%10%10%5%5%10-20%10-20%气气 体体

10、分类分类:理想气体理想气体 实际气体实际气体 一一.理想气体理想气体 1.定义定义:分子之间没有引力分子之间没有引力,分子本身不占有体积分子本身不占有体积 2.理想气体状态方程理想气体状态方程 pvnrt3111013250.02248.3141273.15pvpamrj molkntmol二二.实际气体实际气体 2.实际中是否有理想气体实际中是否有理想气体 ?气体气体 高压高压 低温低温 液体液体 固体固体 引力引力1.定义定义:分子之间有引力存在分子之间有引力存在,分子本身占有体积分子本身占有体积. 实际中不存在理想气体实际中不存在理想气体 3.为什么定义理想气体为什么定义理想气体? 高温

11、低压下实际气体与理想气体行为接近高温低压下实际气体与理想气体行为接近 各种实际气体有其特殊性各种实际气体有其特殊性,而理想气体遵而理想气体遵守规律简单守规律简单 ,在理想气体状态方程基础上进行在理想气体状态方程基础上进行修正修正,应用与解决各种实际气体问题应用与解决各种实际气体问题处理问题方法简单处理问题方法简单 4.实际气体状态方程实际气体状态方程 范德华方程范德华方程 修正理想气体方程修正理想气体方程 压力压力 体积体积 -范德华方程范德华方程 mpvrt1nmol 压力修正项压力修正项 b:1mol实际气体分子占有的体积实际气体分子占有的体积 ()mvb 体积修正项体积修正项 b ()ipp实验证明实验证明:2imapv范德华方程范德华方程: 2()()mmapvbrtv22()()n apvnbnrtvnmola,b是与气体性质有关的常数是与气体性质有关的常数 例例:分别用理想气体状态方程和范德华方程计算分别用理想气体状态方程和范德华方程计算1molco2气体在气体在40,体积为体积为3.8110-4m3时的压