物理化学 绪论

1、编辑ppt物 理 化 学傅献彩 沈文霞 姚天扬 侯文华 编第五版高等教育出版社高等教育出版社编辑ppt编辑ppt问题的提出：问题的提出：（1 1）小液滴、气泡和肥皂泡等都有呈球形的趋势？）小液滴、气泡和肥皂泡等都有呈球形的趋势？编辑ppt（2 2）面粉也会爆炸吗？）面粉也会爆炸吗？编辑ppt（3 3）“锄地保墒锄地保墒”的科学道理？的科学道理？（4 4）有机物蒸馏时加沸石或废瓷石）有机物蒸馏时加沸石或废瓷石以防止暴沸？以防止暴沸？（5 5）真金真的不怕火吗？）真金真的不怕火吗？编辑ppt（6 6）花妆品的作用）花妆品的作用? ?编辑ppt绪 论0.1 物理化学的建立与发展0.2 物理化学的目的

2、与内容0.3 物理化学的研究方法0.4 物理化学课程的学习方法编辑ppt 0.1 物理化学的建立与发展18世纪开始萌芽： 从燃素说到能量守恒与转化定律。 俄国科学家罗蒙诺索夫(17111765)最早使用“物理化学”这一术语。 钻木取火（古代）钻木取火（古代） 火箭实验（北宋）火箭实验（北宋）编辑ppt0.1 物理化学的建立与发展 1887年德国科学家W.Ostwald和荷兰科学家J.H. vant Hoff 合办的物理化学杂志 (德文）创刊。 W. Ostwald (18531932) J. H. vant Hoff (18521911)编辑ppt 德国物理化学家，1853年9月2日生于俄国拉

3、脱 维亚的小乡村里加。一生共著书77种，发表 300多篇论文。主要贡献：（1）支持阿累尼乌斯的电解质电离理论，并提出自己的稀释定律；用电离平衡理论解释了酸碱指示剂的变色机理；（2）研究了酸的电导率，溶液的粘滞性，纯水的电离等；（3）提出关于催化剂的现代观点，完成了使氨发生氧化，生成氧化氮的研究工作并创立了新的颜色理论，著有颜色学。奥斯特瓦尔德（奥斯特瓦尔德（Friedrich Wilhelm OstwaldFriedrich Wilhelm Ostwald）编辑ppt 荷兰化学家，1852年8月30日生于鹿特丹一个医生家庭,阿姆斯特丹大学化学、矿物学、和地质学教授，荷兰皇家学会会员，柏林科学院

4、院士等。主要贡献：（1）首先提出碳正四面体构型的立体概念，弄清了有机物旋光异构的原因，开辟了立体化学的新领域；（2）发展近代溶液理论，如渗透压、凝固点、沸点和蒸气压理论；（3）应用相律研究盐的结晶过程；（4）与奥斯特瓦尔德一起创办了物理化学杂志。范霍夫（范霍夫（Jacobus Henricus vant Hoff）编辑ppt0.1 物理化学的建立与发展20世纪前期迅速发展界面化学热化学电化学化学热力学物理化学物理化学溶液化学胶体化学化学动力学催化作用量子化学结构化学 新测试手段和新数据处理方法不断涌现。 形成了许多新的分支领域，如：编辑ppt0.1 物理化学的建立与发展20世纪中叶后发展趋势和

5、特点：(1) 从宏观到微观(2) 从体相到表相(4) 从定性到定量(5) 从单一学科到边缘学科(6) 从平衡态的研究到非平衡态的研究(3) 从静态到动态编辑ppt二十世纪迅速发展：新测试手段和新的数据处理方 法不断涌现，形成了许多新的 分支学科，如：热化学，化学 热力学，电化学，溶液化学， 胶体化学，表面化学，化学动 力学，催化作用，量子化学和 结构化学等。黄子卿 李远哲 唐有祺 徐光宪 查全性 田昭武 田中群 李灿 编辑ppt0.1 物理化学的建立与发展 只有深入到微观，研究分子、原子层次的运动规律，才能掌握化学变化的本质和结构与物性的关系。(1) 从宏观到微观宏观(看得见的物体)介观(纳米

6、材料)微观(原子、分子)粒子 膜 丝 管纳米编辑ppt0.1 物理化学的建立与发展(2) 从体相到表相 在多相系统中，化学反应总是在表相上进行。随着测试手段的进步，了解表相反应的实际过程，推动表面化学和多相催化的发展。 编辑ppt0.1 物理化学的建立与发展(3) 从静态到动态 热力学研究方法是从静态利用热力学函数判断变化的方向和限度，但无法给出变化的细节。 激光技术和分子束技术的出现，可以真正地研究化学反应的动态问题。 分子反应动力学已成为非常活跃的学科。编辑ppt0.1 物理化学的建立与发展(4) 从定性到定量 随着计算机技术的飞速发展，大大缩短了数据处理的时间，并可进行自动记录和人工拟合

7、。IR FT-IRNMRESR 使许多以前只能做定性研究的课题现在可进行定量监测，做原位反应，如： 利用计算机还可以进行模拟放大和分子设计。编辑ppt0.1 物理化学的建立与发展(5) 从单一学科到边缘学科 化学学科内部及与其他学科相互渗透、相互结合，形成了许多极具生命力的边缘学科，如：生物药学天文医学化学计算材料计算化学生物化学药物化学材料化学天体化学医用化学编辑ppt0.1 物理化学的建立与发展 平衡态热力学只研究平衡态和可逆过程的系统，主要研究封闭系统或孤立系统。 (6) 从平衡态的研究到非平衡态的研究 对处于非平衡态的敞开系统的研究更具有实际意义。自1960年以来，逐渐形成了非平衡态热

8、力学这个学科分支。 Prigogine对非平衡态热力学有突出贡献，这个学科分支成为当前理论化学的研究前沿之一。编辑ppt0.2 物理化学的目的和内容什么是物理化学? 研究所有物质系统的化学行为的原理、规律和方法的学科。 涵盖从宏观到微观与性质的关系、规律、化学过程机理及其控制的研究。 物理化学是化学以及在分子层次上研究物质变化的其他学科领域的理论基础。编辑ppt 黄子卿黄子卿的定义：的定义：物理化学物理化学是从物理现象和化是从物理现象和化 学现象的联系找出物质变化的基本原理的一学现象的联系找出物质变化的基本原理的一 种科学。种科学。 唐有祺唐有祺的定义：的定义：物理化学物理化学是化学学科中的是

9、化学学科中的 一个重要学科，它借助数学、物理学等基一个重要学科，它借助数学、物理学等基 础科学的理论及其提供的实验手段，研究化学科础科学的理论及其提供的实验手段，研究化学科学中的原理和方法，研究化学体系行为学中的原理和方法，研究化学体系行为最一般的最一般的宏观、微观规律和理论宏观、微观规律和理论的学科，是化学的的学科，是化学的理论基理论基础础。0.2 0.2 物理化学的定义物理化学的定义编辑ppt0.2 物理化学的目的和内容什么是物理化学?化学反应原子、分子间的分离与组合热电光磁温度变化压力变化体积变化化学物理学密密不不可可分分相态变化编辑ppt0.2 物理化学的目的和内容物理化学用物理的理论

10、和实验方法研究化学变化的本质与规律物理现象化学现象编辑ppt0.2 物理化学的目的和内容物理化学主要研究物理化学主要研究 （1）化学变化的方向和限度问题 各种因素如温度、压力和浓度等对化学变化的影响等。这类问题属于化学热力学的范畴。 （2）化学反应的速率和机理问题 外界条件如温度、压力、浓度和催化剂等对反应速率的影响。这属于化学动力学的范畴。 （3）物质结构与性能之间的关系 研究这类问题有结构化学和量子化学两个分支 编辑ppt化学热力学从从物质变化的物质变化的能量效应研究能量效应研究变化的变化的方向方向与与限度限度, 即研究即研究系统平衡系统平衡问题问题化学动力学研究各种因素研究各种因素对化学

11、反应对化学反应速速率率的影响规律的影响规律及 反 应及 反 应 机 理机 理结 构 化 学研究微观粒研究微观粒子子结构及其运动结构及其运动规律规律, 揭示物揭示物质变化的内在质变化的内在原因原因. 另设课另设课编辑pptN2(g) +3H2(g) 2N H3(g) 37%450C300 101325pa例如：热力学预示例如：热力学预示化学热力学：化学热力学：指定条件下一化学反应能不能进行，向什么方向进指定条件下一化学反应能不能进行，向什么方向进行，进行到什么程度，以及预示某一过程的最高转行，进行到什么程度，以及预示某一过程的最高转化率。化率。编辑pptNO2(左左) NO2(右右)扩散方向扩散

12、方向编辑pptCO2(s, 干冰干冰) CO2(g)方向方向(室温常压室温常压)编辑ppt2H2O(l) 2H2(g) + O2(g)方向方向(电解电解)编辑ppt2Na(s) + 2H2O(l) 2NaOH + H2(g)方向方向快速快速编辑ppt4Fe + 3O2 2Fe2O3方向方向慢与快慢与快编辑pptZn + H2SO4(aq) ZnSO4 + H2(g)方向方向稀酸慢稀酸慢, 浓酸快浓酸快编辑ppt 凡此种种不但可以避免浪费人力物力去进行异凡此种种不但可以避免浪费人力物力去进行异想天开的尝试，也能为合理设计科学实验或增加生想天开的尝试，也能为合理设计科学实验或增加生产、改进工效提供

13、可靠的依据。产、改进工效提供可靠的依据。反应动力学：反应动力学：一化学反应的速率究竟有多快？反应是经历什么样的一化学反应的速率究竟有多快？反应是经历什么样的机理进行的，外界条件对反应速率有什么影响？怎样机理进行的，外界条件对反应速率有什么影响？怎样才能有效地控制化学反应，抑制副反应的发生使之按才能有效地控制化学反应，抑制副反应的发生使之按我们所需要的什么方向进行，等等。我们所需要的什么方向进行，等等。化学热力学：化学热力学：编辑ppt印永嘉教授说：印永嘉教授说： “无机化学是化学的四肢，有机化学是化学的驱体，无机化学是化学的四肢，有机化学是化学的驱体，分析化学是化学的眼睛，而物理化学是化学的灵

14、分析化学是化学的眼睛，而物理化学是化学的灵魂魂” 。 “没有物理化学知识的人，不能说懂得化学没有物理化学知识的人，不能说懂得化学”。0.2 物理化学的目的和内容例如： 学习无机化学时，元素周期律起很大作用，但只有在学习了物质结构之后，才能对周期律的本质和内在规律给出更深刻的揭示。 编辑ppt0.3 物理化学的研究方法采用归纳法和演绎法这一对逻辑方法。按照“实践认识再实践再认识”的形式，往复循环以至无穷。常用的研究方法有：实验的方法、归纳和演绎的方法、模型化方法、理想化方法、假设的方法、数学的统计处理方法等等。编辑ppt0.4 物理化学课程的学习方法（1）扩大知识面，打好专业基础（2）提高自学能

15、力，培养独立工作能力 1.抓住每章重点; 2.掌握主要公式的物理意义和使用条件; 3.课前自学，认真做笔记，及时复习; 4.注意章节之间的联系，做到融会贯通; 5.重视做习题，培养独立思考的能力，检查自 己对课程内容的掌握程度。编辑ppt0.4 物理化学课程的学习方法 1. 抓住每章重点; 2. 掌握主要公式的物理意义和使用条件; 3. 课前自学，认真做笔记，及时复习; 4. 注意章节之间的联系，做到融会贯通; 5. 重视做习题，培养独立思考的能力， 检查自己对课程内容的掌握程度。 经验之谈：编辑ppt 物理化学物理化学不难学！不难学！ 物理化学物理化学是方法论！是方法论！ 物理化学物理化学是

16、一种思维训练！是一种思维训练！ 物理化学物理化学是基本科研素质的培养！是基本科研素质的培养！有人讲：“学习过了无机化学、有机化学、当一个中学化学教师没有问题了，物理化学可以不学。”这样的人，只能当一名一般的中学化学教师，不能成为一个合格的中学化学教师，更不能成为一个优秀中学化学教师。0.4 物理化学课程的学习方法编辑ppt1. 数值和单位缺一不可数值和单位缺一不可量纲相同者才可用加、减、等号相连量纲相同者才可用加、减、等号相连 量纲量纲:长度长度;时间时间;质量质量;热力学温度；物质的热力学温度；物质的量量 单位单位: m; s ; kg ； K； mol3. lnx 和和 ex 中的中的x为纯数为纯数(量量/单位单位, ln(T/K)4. 采用国际单位制采用国际单位制5. 用纯数列表、作图用纯数列表、作图(量量/单位单位,