物理化学：0-0 绪论

1、物物 理理 化化 学学 PHYSICAL CHEMISTRY 化学变化化学变化C(s)+O2(g) = CO2(g)PbO2 + Pb+2H2SO4 = 2PbSO4(s)+H2O6CO2(g)+6H2O = C6H12O6(葡萄糖葡萄糖)+O2 物理变化物理变化 rHm =-393.5kJ=-393.5kJ. .molmol-1-1放电放电;充电充电光能光能化学能化学能一、物理化学的任务和内容一、物理化学的任务和内容 化学变化过程总是伴随有物理变化。化学变化过程总是伴随有物理变化。绪绪 论论 物理化学物理化学是从物理现象和化学现象的是从物理现象和化学现象的联系入手来研究化学变化基本规律的一联

2、系入手来研究化学变化基本规律的一门学科。门学科。内容可归纳成三大问题内容可归纳成三大问题 指定条件下化学反应指定条件下化学反应 A+BC+D 能否自动进行能否自动进行 向什么方向进行向什么方向进行 进行到什么程度进行到什么程度 能量变化情况能量变化情况 外界条件的影响外界条件的影响1.化学反应的方向和限度化学反应的方向和限度(化学热力学化学热力学) 即即有无可能有无可能的问题的问题.化学反应的速率和机理化学反应的速率和机理(化学动力学化学动力学) 即即能否实现能否实现的问题的问题 r = kcAcB cA; cB ; T; Cat.对对r的影响的影响 机理机理(人工模拟固氮）人工模拟固氮）.物

3、质的性质和其结构的关系物质的性质和其结构的关系(物质结构物质结构) 内在原因内在原因 结构化学中的内容结构化学中的内容 二、物理化学发展简史二、物理化学发展简史 十八世纪中叶，俄国科学家罗蒙诺索夫最早使十八世纪中叶，俄国科学家罗蒙诺索夫最早使用用“物理化学物理化学”这一词语。这一词语。 1887 年，德国科学家奥斯特瓦尔德（年，德国科学家奥斯特瓦尔德（W. Ostwald，1853 1932）和荷兰科学家范霍夫（）和荷兰科学家范霍夫（J. H. vantt Hoff，1852 1911）合办德文）合办德文物理化学杂物理化学杂志志。热力学的历史热力学的历史 ThermodynamicsTherm

4、odynamics的形成经历了一个漫长的历史的形成经历了一个漫长的历史时期。时期。 热力学第一定律热力学第一定律 -1850-1850年焦耳建立年焦耳建立 热力学第二定律热力学第二定律 -Kelvint-Kelvint在在18481848年和年和 Clausius Clausius 在在18501850年建立年建立物理化学的发展物理化学的发展 从诞生至上世纪从诞生至上世纪20年代，建立年代，建立化学热力学化学热力学和和化化学动力学学动力学。 至至60年代，年代，结构化学结构化学蓬勃发展。蓬勃发展。 至今，物理化学的发展进入分子水平。至今，物理化学的发展进入分子水平。物理化学的发展物理化学的发展

5、 二十世纪以来，随着新测试手段和新的数据处理方法不断涌现，物理化学所属许多分支学科迅速发展，如：化学热力学，热化学，溶液化学，电化学，表面化学，胶体化学，化学动力学，催化作用，量子化学和结构化学等。物理化学在生产和实验中发挥广泛和重要的指导作用。1 物理化学是化学学科的基础（诺贝尔奖）物理化学是化学学科的基础（诺贝尔奖）2 物理化学培养了学生的抽象思维和逻辑思维能力物理化学培养了学生的抽象思维和逻辑思维能力3 物理化学与药学的关系物理化学与药学的关系 三、物理化学的重要性三、物理化学的重要性 物理化学在药学中的应用物理化学在药学中的应用 化学热力学（可能性）。在药物生产中，一个主要化学热力学（

6、可能性）。在药物生产中，一个主要的问题是选择工艺路线。为此，需要掌握影响化学的问题是选择工艺路线。为此，需要掌握影响化学反应速度的各种因素，如反应物浓度、温度、催化反应速度的各种因素，如反应物浓度、温度、催化剂等等，以选择最佳的反应条件。这就需要掌握化剂等等，以选择最佳的反应条件。这就需要掌握化学动力学（现实性）的知识。学动力学（现实性）的知识。 对产品的精制，要应用结晶、蒸馏、萃取、对产品的精制，要应用结晶、蒸馏、萃取、吸附等原理与方法，需要掌握溶液、表面现象等方吸附等原理与方法，需要掌握溶液、表面现象等方面知识。面知识。 对产品稳定性（储存期）研究，需要化学动力对产品稳定性（储存期）研究，

7、需要化学动力学的方法。学的方法。 学习物理化学重在培养用物理化学的观点和学习物理化学重在培养用物理化学的观点和方法来看待化学中的一切问题。也就是用热力学方法来看待化学中的一切问题。也就是用热力学的方法分析其可能性的方法分析其可能性, ,用动力学方法分析其现实用动力学方法分析其现实性性, ,用分子和原子结构观点分析其内在原因。用分子和原子结构观点分析其内在原因。这这是物理化学课程所特有的是物理化学课程所特有的, ,其它课程不能代替。其它课程不能代替。 学习一门课程有两个目的学习一门课程有两个目的, ,一是获取关于这门一是获取关于这门学科的知识学科的知识, ,二是学习获得知识的能力。二是学习获得知

8、识的能力。物理化学的具体学习方法 （1）学习中要抓住每一章的重点（三基）。）学习中要抓住每一章的重点（三基）。在重点和难点中抓重点，不可错把难点当重点。在重点和难点中抓重点，不可错把难点当重点。 （2）注意公式推导的前提、推导过程中引）注意公式推导的前提、推导过程中引入的附加条件以及所得结论的适用范围和结论入的附加条件以及所得结论的适用范围和结论的物理意义。数学推导只需理解。的物理意义。数学推导只需理解。 （3）注意章节之间的联系。）注意章节之间的联系。 （4）重视习题。）重视习题。 （5）课前预习，课后及时复习。）课前预习，课后及时复习。 （6）理论课注意和实验课结合。）理论课注意和实验课结

9、合。数学复习偏微分数学复习偏微分1 1 设设z = f(x,y)，则，则dz = f(x+dx,y+dy) - f(x,y)，如面积如面积z是长是长x和宽和宽y的函数，的函数， z = xy dz = (x+dx)(y+dy)-xy = xdy + ydx + dxdy 其中：其中：xdy相当于相当于x不变而改变不变而改变y成成y+dy所引起所引起 的面积变化，即：的面积变化，即： ( z)x = xdy或或( z/ y)x = x 同理：同理： ( z)y = ydx或或( z/ x)y = y dxdy是二级无穷小量，略去不计。是二级无穷小量，略去不计。 dz = ( z/ y)xdy +

10、 ( z/ x)ydx，该式，该式就是就是z的全微分形式。的全微分形式。 数学复习偏微分数学复习偏微分2 如果经过两个途径如果经过两个途径,函数函数z的变化量只与始终态的变化量只与始终态有关，而与变化的途径无关。这种有关，而与变化的途径无关。这种异途同归值变异途同归值变相等相等的性质表示这个函数就是状态函数。的性质表示这个函数就是状态函数。 对于无限小过程，其微分就是全微分。对于无限小过程，其微分就是全微分。 dz = ( z/ y)xdy + ( z/ x)ydx 非无限小的过程非无限小的过程 z = dz = z2-z1 循环过程循环过程 z = dz = 0 数学复习偏微分数学复习偏微分

11、3 由上述结论推而广之，若由上述结论推而广之，若F是是x、y、z.独立独立变量的连续函数，则变量的连续函数，则F 的全微分可写成：的全微分可写成： dF=( F/ x)yz . dx + ( F/ y)xz . dy + ( F/ z)xy.dz + . 物理化学中，会遇到物理化学中，会遇到p、V、T、n之间的关系，之间的关系，如如V = V(T,p,n)。设。设n为定值，则有为定值，则有V = V(T,p)，代入全微分公式就有：代入全微分公式就有： dV = ( V/ T)pdT + ( V/ p)Tdp V = dV = V2-V1 常用的数学公式常用的数学公式1.微分微分（u是是x的函数，的函数，a为常数。）为常数。）xdxxded