00章 绪论.ppt

1、同学们物理化学，二学院应用化学系，物理化学，作者张信，安徽农业大学，2020/7/22，绪论，0.1物理化学的目的和内容，0.2物理化学的研究方法，0.3物理化学的建立和发展，0.4现代化学的发展趋势和特点0.1物理化学的目的和内容实验方法中主要使用物理方法。2020/7/22，0.1物理化学的目的和内容，目的物理化学主要是为了解决生产实际和科学实验中化学提出的理论问题，揭示化学变化的本质，更好地控制化学，提供生产实际服务。2020/7/22，0.1物理化学的目的和内容，研究内容：(1)化学变化的方向和限制问题，(2)化学反应的速度和机械问题，(3)物质的性质及其结构之间的关系问题，(2)20

2、20/7/22，(2)，0.2物理化学研究方法，2020/7/22，热力学方法：0.2物理化学研究方法经典热力学方法仅适用于平衡系统。2020/7/22，统计力学方法：0.2物理化学研究方法，概率定律计算系统内部大量粒子微观运动的平均结果，解释宏观现象，计算一些热力学的宏观性质。量子力学方法：利用量子力学的基本方程(E.Schrodinger方程)，解决构成体系的微观粒子之间的相互作用和规律，表示物性和结构之间的关系。2020/7/22，0.3物理化学的建立和发展，18世纪开始萌芽：从燃烧雪到能量保存和转换规律。俄罗斯科学家罗蒙诺索夫首次使用了“物理化学”一词。19世纪中期形成：1887年，俄

3、罗斯科学家W.Ostwald (18531932)和荷兰科学家J . h . vantHoff(18521911)共同创立了第一部物理化学杂志(德语)。2020/7/22，0.3物理化学的建立和发展，j.h. vanthoff (18521911)，W. Ostwald (18531932)，(1711765热化学，化学热力学，电化学，2020/7/22，0.4近代化学的发展趋势和特征，(1)从宏观到微观，(2)从形体到表征，(3)从定性到定量，(4)从单一学科到交叉学科，(5)到交叉学科，(2)从形体上看，2020/7/22，根据化学学科的发展趋势，随着电脑技术的快速发展，数据处理时间大大缩

4、短，可以进行人工模拟和自动记录，定量监控以前只能进行定性研究的很多课题。(3)从定性到定量，化学学科和其他科系及化学内部进一步相互渗透，徐璐结合，形成了很多有生命力的交叉科学，包括生化、地球化学、天体化学、计算化学、金属有机化学、物理有机化学等。，(4)从单一学科到交叉学科，2020/7/22，化学学科的发展趋势，经典热力学只研究平衡状态和封闭体系或孤立体系，但对非平衡状态开放体系的研究更有实际意义，1960年以后形成了非平衡热力学这一学科。(5)从平衡状态研究到非平衡状态研究，以2020/7/22，0.5物理化学的理解和发展趋势、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，发现和确

5、立化学体系的特殊规律的科系。随着科学的快速发展和各科系之间的相互渗透，物理化学和物理、无机化学、有机化学的内容存在着难以准确区分的界限，不断创造出新的科系分支。例如物理有机化学、生物物理化学、化学物理等。物理化学也与许多非化学学科密切相关。例如，冶金学的物理冶金学实际上是金属物理化学。一般公认的物理化学的研究内容大致可以概括为三个茄子方面。2020/7/22，1，化学系统宏观平衡特性。基于热力学的三个茄子基本定律，研究宏观化学体系(包括供求为1023个分子的体系)对气体、液体、固体、溶解状态、高尿酸状态的平衡物理化学性质及其规律性。在牙齿方面，时间不是变量，而是属于化学热力学、溶液、胶体、表面

6、化学等牙齿方面的物理化学分支。2，化学系统的微观结构和性质。以杨紫理论为基础，研究原子和分子的结构、物体的体相原子和分子的空间结构、表面上的结构、结构和物性的规律。属于牙齿方面的物理化学分支是结构学和量子化学。0.5物理化学的理解和发展趋势，2020/7/22，3，化学体系的动态性质。如果研究由于化学或物理因素的干扰而在系统中引起化学变化过程速度和变化的机器，时间是一个重要变量，属于牙齿方面的物理化学分支包括化学动力学、催化剂、光化学、传记化学等。电脑化学：用计算机研究化学反应和物质变化规律，实现化学知识创新的科学。以电脑和网络系统作为工具，建立用化学化学信息发现新知识、实现知识传播的理论和方

7、法。认识物质，改造物质，创造新物质，认识反应，控制反应过程，创造新反应，新过程是电脑化学研究的主体。化学数据挖掘和知识发现、电脑支持结构分析、分子设计和合成路径设计等是当前电脑化学的主要研究方向。请看0.5物理化学的理解和发展趋势，2020/7/22，国家自然科学基金会的动态。现在物理化学显示了几个茄子明显的趋势和特征。研究对象逐渐扩大，从连接分子、稳定、基态到分子集合体、暂时性、发生状态，研究领域渗透到化学的其他领域，与材料、能源、环境、生命、信息等各个领域交叉融合，创造了新的增长点。研究方法显示了宏观和微观研究的结合，并进一步深入到微观层面。形体和表面研究相结合，进一步扩展到表面和界面。在

8、微观研究中，将静态和轨道结合起来，进行更多的动态研究，进一步深入化学反应控制研究，使理论和实践的结合更加紧密。目前，物理化学研究中最活跃、最前沿的领域是分子动力学物理化学(分子反应动力学和分子发生状态频谱等)。分子群和生物大分子的结构化学和光谱学；催化科学和表面物理化学；理论化学(量子化学、化学统计力学、分子力学、远离平衡状态的非线性物理化学等)和计算机化学。，0.5物理化学的理解和发展趋势，2020/7/22，从近三年来支持的项目来看，结构学、理论化学、分子动力学具有很高的研究水平，已经形成了自己的特点，参与了国际竞争，受到国际同行的重视，是物理化学中具有竞争力的研究领域，但是基础研究的溶液

9、结构、动态结构及各种新的频谱方法申请者较少，分子动力学是个别领域的催化剂科学是物理化学中最活跃的领域之一，申请次数最多(超过30%)，但支持率略低于本学科的平均水平。催化剂科学基础研究的总体水平有了很大提高，但是对新的催化理论、新的反应系统、新的催化材料等的原始创新相对不足。0.5物理化学的理解和发展趋势，2020/7/22，0.5物理化学的理解和发展趋势，手性多相催化剂，光催化，生物酶催化等新兴领域的申请和支持金数量开始增加。电化学、胶体和介面化学领域的申请和资金支持数基本稳定。部分领域已经形成了自己的特色，但总体上研究起点不高，偏向工艺的实用性课题很多。化学热力学(热化学、溶液化学)近年来

10、将生命和材料科学结合起来，扩大了研究领域，但具有特色的创新项目较少。光化学、高能化学、计算机化学等新兴领域近年来发展了，但与国际前沿有很大差距，今后的应用需要突出其中的化学问题。2020/7/22，今后物理化学研究项目应瞄准科系发展的前沿和国家目标，进行创新、系统、深入的研究，鼓励与其他学科交叉融合，发挥本学科的特点，发展物理化学的新理论和新实验方法。从专题选择方向看，本学科鼓励申请者进行(1)杨紫化学基础理论、有序高级结构分子聚合理论和性质研究、表面和介面理论、化学反应控制理论、分子发生状态和暂时物理化学、与生命现象相关的物理化学研究等具有重大理论意义的基础研究。0.5物理化学的理解和发展趋

11、势，2020/7/22，(2)具有重要应用前景的基础研究：重要的催化反应及其机制研究，环境友好型新催化材料的制备和应用研究，有序组合，分子群体，新集群系统，纳米系统的物理化学和生命系统以及先进技术(3)，鼓励利用0.5物理化学的理解和发展趋势，2020/7/22，研究领域：牙齿现代物理化学和光谱学手段。生命系统的物理化学过程纳米组装、纳米结构、纳米系统的物理化学研究以及在高科技中的应用基础研究理论化学新方法、化学各领域和生物、材料领域的应用能源、资源、环境领域的新催化剂材料、新的催化反应、催化反应器、原位技术具有重要应用前景的新电化学体系的基础研究和生命、材料、环境和高新技术相关物理化学信息学科计算机，(2)聚焦，直接推导公式。(3)多练习，学习问题解决方法。很多东西只能通过