材料物理化學(xué)-緒論

物理化學(xué)湖南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院課程電子教案高朋召制作2023/2/41X射線分析技術(shù)及其最新進(jìn)展-翁林紅

緒論0.1物理化學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)0.2物理化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史0.3物理化學(xué)的研究方法0.4物理化學(xué)的學(xué)習(xí)方法2023/2/42X射線分析技術(shù)及其最新進(jìn)展-翁林紅定義

是化學(xué)學(xué)科中的一個(gè)重要學(xué)科，它借助數(shù)學(xué)、物理學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的理論及其提供的實(shí)驗(yàn)手段研究化學(xué)學(xué)科中的原理和方法，研究化學(xué)體系行為最一般的宏觀、微觀規(guī)律和理論的學(xué)科，是化學(xué)的理論基礎(chǔ)?？傊锢砘瘜W(xué)從研究化學(xué)現(xiàn)象和物理現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系入手，從而探求化學(xué)變化中具有普遍性的基本規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)方法上主要采用物理學(xué)中的方法。0.1物理化學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)2023/2/43X射線分析技術(shù)及其最新進(jìn)展-翁林紅0.1物理化學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)

研究物理化學(xué)的目的，總的來(lái)說(shuō)是為了解決生產(chǎn)實(shí)際和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中化學(xué)提出的理論問(wèn)題，揭示化學(xué)變化的本質(zhì)，從而使化學(xué)能更好的為生產(chǎn)實(shí)際服務(wù)。物理化學(xué)研究三個(gè)方面的內(nèi)容：(1)化學(xué)變化的方向和限度問(wèn)題(2)化學(xué)反應(yīng)的速率和機(jī)理問(wèn)題 (3)物質(zhì)的性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系問(wèn)題2023/2/44X射線分析技術(shù)及其最新進(jìn)展-翁林紅0.2物理化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史

物理化學(xué)的發(fā)展大致分為三個(gè)階段：（1）十九世紀(jì)中葉的形成：

從1887年俄國(guó)科學(xué)家WOstwald（1853～1932，后加入德國(guó)籍）和荷蘭科學(xué)家JHvan’tHoff(1852～1911)合辦的第一本德文“物理化學(xué)雜志”創(chuàng)刊到20世紀(jì)20年代，以化學(xué)熱力學(xué)理論的成熟和宏觀化學(xué)反應(yīng)速率的建立為特征，這一時(shí)期主要借助于物理學(xué)中的力學(xué)、熱學(xué)及氣體分子運(yùn)動(dòng)論來(lái)解決化學(xué)平衡和反應(yīng)速率問(wèn)題。

WOstwald(1853～1932)

JHvan’tHoff(1852～1911)2023/2/45X射線分析技術(shù)及其最新進(jìn)展-翁林紅0.2物理化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史

（2）20世紀(jì)的迅速發(fā)展：

20世紀(jì)20年代至60年代，隨著物理學(xué)中原子結(jié)構(gòu)理論的創(chuàng)立，X射線的發(fā)現(xiàn)及量子力學(xué)的創(chuàng)立，尤其是1927年Heitler和London用量子力學(xué)處理氫分子問(wèn)題，開(kāi)創(chuàng)了物理化學(xué)進(jìn)入物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)及化學(xué)反應(yīng)的基元反應(yīng)速率理論的探索階段，如提出化學(xué)鍵理論、化合物的微觀結(jié)構(gòu)、電解質(zhì)與非電解質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)模型、燃燒爆炸的鏈反應(yīng)機(jī)理及一些催化反應(yīng)機(jī)理、電極過(guò)程的氫超電勢(shì)理論等。K系特征X射線強(qiáng)度K2和n—常數(shù)，n約為1.5~1.7;V和Vk—分別為工作電壓和K系X射線激發(fā)電壓I—管電流2023/2/46X射線分析技術(shù)及其最新進(jìn)展-翁林紅0.2物理化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史（3）21世紀(jì)的新臺(tái)階從20世紀(jì)60年代至今，隨著計(jì)算機(jī)、波譜儀器、掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、電子技術(shù)、激光技術(shù)等不斷更新和發(fā)展，極大地促進(jìn)物理化學(xué)向縱深發(fā)展。研究工作由分子的穩(wěn)態(tài)、基態(tài)向瞬態(tài)、激發(fā)態(tài)發(fā)展；由單一分子結(jié)構(gòu)向分子間的相互作用細(xì)節(jié)發(fā)展；由體相向界面相發(fā)展；由化學(xué)體系擴(kuò)展到生物化學(xué)體系以及遠(yuǎn)離平衡態(tài)的耗散結(jié)構(gòu)等發(fā)展。研究工作進(jìn)入到分子水平，使物理化學(xué)學(xué)科邁上了一個(gè)新臺(tái)階。2023/2/47X射線分析技術(shù)及其最新進(jìn)展-翁林紅0.3物理化學(xué)的研究方法（1）遵循“實(shí)踐——理論——實(shí)踐”的認(rèn)識(shí)過(guò)程，分別采用歸納法和演繹法，即從眾多實(shí)驗(yàn)事實(shí)概括到一般，再?gòu)囊话阃评淼絺€(gè)別的思維過(guò)程。（2）物理化學(xué)的研究方法，除必須遵循一般的科學(xué)方法外，由于研究對(duì)象的特殊性，還有其特有的研究方法，這些方法是綜合應(yīng)用微觀與宏觀的研究方法，主要有：熱力學(xué)方法、統(tǒng)計(jì)力學(xué)方法和量子力學(xué)方法。2023/2/48X射線分析技術(shù)及其最新進(jìn)展-翁林紅0.4物理化學(xué)的研究方法

熱力學(xué)方法：以眾多質(zhì)點(diǎn)組成的宏觀體系作為研究對(duì)象，以兩個(gè)經(jīng)典熱力學(xué)定律為基礎(chǔ)，用一系列熱力學(xué)函數(shù)及其變量，描述體系從始態(tài)到終態(tài)的宏觀變化，而不涉及變化的細(xì)節(jié)。經(jīng)典熱力學(xué)方法只適用于平衡體系。

統(tǒng)計(jì)力學(xué)方法：用概率規(guī)律計(jì)算出體系內(nèi)部大量質(zhì)點(diǎn)微觀運(yùn)動(dòng)的平均結(jié)果，從而解釋宏觀現(xiàn)象并能計(jì)算一些熱力學(xué)的宏觀性質(zhì)。

量子力學(xué)方法：用量子力學(xué)的基本方程（ESchr?dinger方程）求解組成體系的微觀粒子之間的相互作用及其規(guī)律，從而指示物性與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。2023/2/49X射線分析技術(shù)及其最新進(jìn)展-翁林紅0.4物理化學(xué)的學(xué)習(xí)方法(1)注意邏輯推理的思維方法，反復(fù)體會(huì)感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)的相互關(guān)系。(2)抓住重點(diǎn)，自己動(dòng)手推導(dǎo)公式。(3)多做習(xí)題，學(xué)會(huì)解題方法。很多東西只有通過(guò)解題才能學(xué)到，不會(huì)解題，就不可能掌握物理化