物理化学上册_天津大学0绪论

1、联系方式：联系方式：绪绪 论论 同时，也是目前很多高校、科研院所考研、考博等考同时，也是目前很多高校、科研院所考研、考博等考试的专业课。试的专业课。 物理化学是化学专业的四大课程之一，也是最难学最物理化学是化学专业的四大课程之一，也是最难学最难懂的一门课，被戏称为化学学科中的天书。难懂的一门课，被戏称为化学学科中的天书。 化学化学、材料、环境、冶金、生物等专业的同学都要学材料、环境、冶金、生物等专业的同学都要学习物理化学这门课，这属于他们的专业基础课。习物理化学这门课，这属于他们的专业基础课。物理化学具有非常重要的物理化学具有非常重要的地位地位一、物理化学概述一、物理

2、化学概述 随着科学的迅速发展和各门学科之间的相互渗透，物理化随着科学的迅速发展和各门学科之间的相互渗透，物理化学与物理学、无机化学、有机化学在内容上存在着难以准确划学与物理学、无机化学、有机化学在内容上存在着难以准确划分的界限，从而不断地产生新的分支学科，例如物理有机化学、分的界限，从而不断地产生新的分支学科，例如物理有机化学、生物物理化学、金属物理化学等。生物物理化学、金属物理化学等。0.1 物理化学物理化学 一门无处不在的学科一门无处不在的学科 物理化学是以物理的原理和实验技术为基础，研究化学物理化学是以物理的原理和实验技术为基础，研究化学体系的性质和行为，发现并建立化学体系中特殊规律的学

3、科。体系的性质和行为，发现并建立化学体系中特殊规律的学科。 物理化学所研究的是适合化学体系的一些理论问题，是物理化学所研究的是适合化学体系的一些理论问题，是一些规律和一些公式，因此也曾经被称为是一些规律和一些公式，因此也曾经被称为是“理论化学理论化学”。 这些交叉学科很容易产生新的思想，成为科研的创新点。这些交叉学科很容易产生新的思想，成为科研的创新点。二、物理化学的发展历史二、物理化学的发展历史 1887年德国科学家奥斯特瓦尔德和荷兰科学家范特霍夫联年德国科学家奥斯特瓦尔德和荷兰科学家范特霍夫联合创刊了德文的物理化学杂志合创刊了德文的物理化学杂志Journal of Physical Che

4、mistry (JPC)，这标志着物理化学这一名词和这一学科的建，这标志着物理化学这一名词和这一学科的建立和开始。立和开始。 当时正处于蒸汽机时代，因此就诞生了化学热力学，从这当时正处于蒸汽机时代，因此就诞生了化学热力学，从这一时期到一时期到20世纪初，物理化学以化学热力学的蓬勃发展为其特世纪初，物理化学以化学热力学的蓬勃发展为其特征。以化学热力学为基础，不断的延伸到了很多的体系中，产征。以化学热力学为基础，不断的延伸到了很多的体系中，产生了电化学、界面、相平衡、化学平衡等。生了电化学、界面、相平衡、化学平衡等。二、物理化学的发展历史二、物理化学的发展历史 20世纪世纪2040年代是结构化学领

5、先发展的时期，这时的物年代是结构化学领先发展的时期，这时的物理化学研究已深入到微观的原子和分子世界，改变了对分子内理化学研究已深入到微观的原子和分子世界，改变了对分子内部结构的复杂性茫然无知的状况。这就促成了结构化学和量子部结构的复杂性茫然无知的状况。这就促成了结构化学和量子力学的发展。力学的发展。20世纪影响人类社会最为深刻的事件是什么？世纪影响人类社会最为深刻的事件是什么？ 是是量子力学量子力学的创立和发展，不仅使人们对微观世界的认识的创立和发展，不仅使人们对微观世界的认识更加深入，而且引发了更多的技术革命：核能、计算机技术、更加深入，而且引发了更多的技术革命：核能、计算机技术、新能源技术

6、、信息技术、现代光谱技术、能谱能尖端分析技术。新能源技术、信息技术、现代光谱技术、能谱能尖端分析技术。这些都是建立在量子力学的基础之上的。这些都是建立在量子力学的基础之上的。二、物理化学的发展历史二、物理化学的发展历史 第二次世界大战后到第二次世界大战后到60年代期间，物理化学以实验研究手年代期间，物理化学以实验研究手段和测量技术，特别是各种现代光谱技术、能谱能尖端分析技段和测量技术，特别是各种现代光谱技术、能谱能尖端分析技术的飞跃发展和由此而产生的丰硕成果为其特点。术的飞跃发展和由此而产生的丰硕成果为其特点。 70年代以来，分子反应动力学、激光化学和表面结构化学代年代以来，分子反应动力学、激

7、光化学和表面结构化学代表着物理化学的前沿阵地，物理化学进入到了化学动力学时代。表着物理化学的前沿阵地，物理化学进入到了化学动力学时代。 直到今天，随着纳米材料、高分子材料、新型电池等科研热直到今天，随着纳米材料、高分子材料、新型电池等科研热门领域的飞速发展，给物理化学不断的注入新鲜的血液。门领域的飞速发展，给物理化学不断的注入新鲜的血液。中国物理化学的发展历史中国物理化学的发展历史 中国物理化学的发展历史，以中国物理化学的发展历史，以19491949年中华人民共和国成立年中华人民共和国成立为界，大致可以分为两个阶段。在为界，大致可以分为两个阶段。在30304040年代，尽管当时物质年代，尽管当

8、时物质条件薄弱，但老一辈物理化学家不仅在化学热力学、电化学、条件薄弱，但老一辈物理化学家不仅在化学热力学、电化学、胶体和表面化学、分子光谱学、胶体和表面化学、分子光谱学、X X射线结晶学、量子化学等方射线结晶学、量子化学等方面做出了相当的成绩，而且培养了许多物理化学方面的人才。面做出了相当的成绩，而且培养了许多物理化学方面的人才。 19491949年以后，经过几十年的努力，在各个高等学校设置物年以后，经过几十年的努力，在各个高等学校设置物理化学教研室进行人才培养的同时，还在中国科学院各有关研理化学教研室进行人才培养的同时，还在中国科学院各有关研究所和各重点高等学校建立了物理化学研究室，在结构化

9、学、究所和各重点高等学校建立了物理化学研究室，在结构化学、量子化学、催化、电化学、分子反应动力学等方面取得了可喜量子化学、催化、电化学、分子反应动力学等方面取得了可喜的成绩。的成绩。经典物理化学的核心是经典物理化学的核心是化学热力学化学热力学和和化学动力学化学动力学。三、物理化学的研究内容三、物理化学的研究内容热力学第一定律热力学第一定律能量转化守恒的定律。能量转化守恒的定律。可用于计算化可用于计算化 学反应学反应在特定条件下进行时，放出或吸收的能量；在特定条件下进行时，放出或吸收的能量；热力学第二定律热力学第二定律过程进行方向和限度的判据。过程进行方向和限度的判据。可用于计算判可用于计算判断

10、化学反应进行的方向和限度，反应的最终断化学反应进行的方向和限度，反应的最终转化率为多少；转化率为多少；化学动力学化学动力学研究化学反应速率的科学。研究化学反应速率的科学。揭示化学反应进行的揭示化学反应进行的快慢，研究影响反应速度的因素，帮助人们快慢，研究影响反应速度的因素，帮助人们经济合理地利用化学反应来生产产品或获取经济合理地利用化学反应来生产产品或获取能量。能量。 化学热力学、化学动力学、量子力学、统计力学化学热力学、化学动力学、量子力学、统计力学 构成物理化学的四大基础构成物理化学的四大基础n上册上册n第一章第一章 气体的气体的pVTpVT关系关系n第二章第二章 热力学第一定律热力学第一

11、定律n第三章第三章 热力学地二定律热力学地二定律n第四章第四章 多组分热力学多组分热力学n第五章第五章 化学平衡化学平衡n第六章第六章 相平衡相平衡n下册下册n第七章第七章 电化学电化学n第八章第八章 量子力学基础量子力学基础n第九章第九章 统计热力学初步统计热力学初步n第十章第十章 界面现象界面现象n第十一章第十一章 化学动力学化学动力学n第十二章第十二章 胶体化学胶体化学 三、物理化学的研究内容三、物理化学的研究内容 要明确每一章的主要内容，主要解决什么问题，采用什要明确每一章的主要内容，主要解决什么问题，采用什么方法，引出什么定律，有什么用途，公式的使用条件是什么方法，引出什么定律，有什

12、么用途，公式的使用条件是什么。么。要认真对待每一个具体的基本概念和公式定理，要认真对待每一个具体的基本概念和公式定理，注意章注意章节之间的联系，要学会把原书读薄。节之间的联系，要学会把原书读薄。 2多做习题多做习题 习题是培养独立思考问题和解决问题能力的重要手段，习题是培养独立思考问题和解决问题能力的重要手段，只有通过习题可以检查你对课程内容的理解程度或加深对只有通过习题可以检查你对课程内容的理解程度或加深对课程内容的理解，只有多做习题才能见多识广，熟能生巧，课程内容的理解，只有多做习题才能见多识广，熟能生巧，提高和培养分析和解决问题的能力。提高和培养分析和解决问题的能力。 1抓住重点，在理解

13、上下功夫抓住重点，在理解上下功夫0.2 学习物理化学的要求及方法学习物理化学的要求及方法 有一个著名的心理学家德国人叫艾宾浩斯（有一个著名的心理学家德国人叫艾宾浩斯（1850-1909），），是发现记忆遗忘规律的第一人。是发现记忆遗忘规律的第一人。3 做到课前预习，课后复习做到课前预习，课后复习据心理学关于记忆的研究表明：从据心理学关于记忆的研究表明：从“记记”到到“忆忆”是由个过是由个过程的，这其中包括了识记、保持、再认和回忆四个过程。程的，这其中包括了识记、保持、再认和回忆四个过程。 艾宾浩斯记忆遗忘规律艾宾浩斯记忆遗忘规律表表 艾宾浩斯记忆遗忘规律艾宾浩斯记忆遗忘规律曲线图曲线图 对大家提出的要求：对大家提出的要求：1）上课记好笔记；）上课记好笔记；2）课下多看书多）课下多看书多做习题做习题；3）有事请假。）有事请假。 0.3 物理量的表示及运算物理量的表示及运算 1) 物理量物理量X包括数值和单位包括数值和单位 例：例：T 298 K p 101.325 kPa 同量纲的可用，运算同量纲的可用，运算 物理量数值物理量数值 单位单位(数值为没有单位的纯数数值为没有单位的纯数)ln(p/kPa)K/T2) 作图列表时应用纯数作图列表时应用纯数1. 物理量的表示物