物理化學(xué)課件

第一頁第二頁，共32頁。參考書1、《物理化學(xué)》（第四版），天津大學(xué)物理化學(xué)教研室編，高等教育出版社，2001。2、《多媒體CAI物理化學(xué)》（第四版），傅玉普主編，大連理工大學(xué)出版社，2004。3、《物理化學(xué)》（上、中、下）（第四版），胡英主編，高等教育出版社，2000。4、《物理化學(xué)》，韓德剛等編，高等教育出版社，2002。5、《物理化學(xué)簡明教程》（第三版），印永嘉等編，高等教育出版社，1992。第二頁第三頁，共32頁。參考書6、《物理化學(xué)導(dǎo)學(xué)（復(fù)習(xí)導(dǎo)引例題解析考研訓(xùn)練）》（南大第五版），陳亞芍編，科學(xué)出版社，2006.7、《物理化學(xué)全程導(dǎo)學(xué)及習(xí)題全解》（南大第五版），于文靜主編，中國時(shí)代經(jīng)濟(jì)出版社，2006.8、《物理化學(xué)（概念辨析解題方法）》（高校核心課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)叢書），范崇正，杭瑚，蔣淮渭編，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2004.9、核心教程立體化教材系列），沈文霞編，科學(xué)出版社，2004.第三頁第四頁，共32頁。緒論§0.1

物理化學(xué)的建立與發(fā)展§0.2

物理化學(xué)的目的與內(nèi)容§0.3

物理化學(xué)的研究方法§0.4

物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法第四頁第五頁，共32頁?！?.1物理化學(xué)的建立與發(fā)展18世紀(jì)開始萌芽：從“燃素說”到“能量守恒及其轉(zhuǎn)化定律”。俄國科學(xué)家羅蒙諾索夫(1711－1765)最早使用“物理化學(xué)”這一術(shù)語。МВЛомоносов第五頁第六頁，共32頁。§0.1

物理化學(xué)的建立與發(fā)展

1887年德國科學(xué)家W.Ostwald和荷蘭科學(xué)家J.H.van’tHoff合辦的《物理化學(xué)雜志》(德文）創(chuàng)刊。W.Ostwald(1853－1932)

J.H.van’tHoff(1852－1911)第六頁第七頁，共32頁?！?.1

物理化學(xué)的建立與發(fā)展20世紀(jì)前期迅速發(fā)展界面化學(xué)熱化學(xué)電化學(xué)化學(xué)熱力學(xué)物理化學(xué)溶液化學(xué)膠體化學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)催化作用量子化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)新測試手段和新數(shù)據(jù)處理方法不斷涌現(xiàn)。形成了許多新的分支領(lǐng)域，如：第七頁第八頁，共32頁。§0.1

物理化學(xué)的建立與發(fā)展例如：反應(yīng)條件的探索。氨的合成反應(yīng)在常溫下的催化劑可能性的尋找。第八頁第九頁，共32頁?！?.1

物理化學(xué)的建立與發(fā)展例如：（3）人造羊毛原料丙烯氰合成工藝的改進(jìn)：總反應(yīng)的△G<0，據(jù)此促使人們尋找催化劑。60年代找到的催化劑使這一反應(yīng)成為工業(yè)化。第九頁第十頁，共32頁?！?.1

物理化學(xué)的建立與發(fā)展20世紀(jì)中葉后發(fā)展趨勢和特點(diǎn)：(1)從宏觀到微觀(2)從體相到表相(4)從定性到定量(5)從單一學(xué)科到邊緣學(xué)科(6)從平衡態(tài)的研究到非平衡態(tài)的研究(3)從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)第十頁第十一頁，共32頁?！?.1

物理化學(xué)的建立與發(fā)展只有深入到微觀，研究分子、原子層次的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，才能掌握化學(xué)變化的本質(zhì)和結(jié)構(gòu)與物性的關(guān)系。(1)從宏觀到微觀宏觀(看得見的物體)介觀(納米材料)微觀(原子、分子)粒子膜絲管納米第十一頁第十二頁，共32頁?！?.1

物理化學(xué)的建立與發(fā)展(2)從體相到表相在多相系統(tǒng)中，化學(xué)反應(yīng)總是在表相上進(jìn)行。隨著測試手段的進(jìn)步，了解表相反應(yīng)的實(shí)際過程，推動(dòng)表面化學(xué)和多相催化的發(fā)展。第十二頁第十三頁，共32頁。§0.1

物理化學(xué)的建立與發(fā)展(3)從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)熱力學(xué)研究方法是從靜態(tài)利用熱力學(xué)函數(shù)判斷變化的方向和限度，但無法給出變化的細(xì)節(jié)。激光技術(shù)和分子束技術(shù)的出現(xiàn)，可以真正地研究化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)態(tài)問題。分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)已成為非?；钴S的學(xué)科。第十三頁第十四頁，共32頁。§0.1

物理化學(xué)的建立與發(fā)展(4)從定性到定量隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，大大縮短了數(shù)據(jù)處理的時(shí)間，并可進(jìn)行自動(dòng)記錄和人工擬合。使許多以前只能做定性研究的課題現(xiàn)在可進(jìn)行定量監(jiān)測，做原位反應(yīng)，如：利用計(jì)算機(jī)還可以進(jìn)行模擬放大和分子設(shè)計(jì)。第十四頁第十五頁，共32頁?！?.1

物理化學(xué)的建立與發(fā)展(5)從單一學(xué)科到邊緣學(xué)科學(xué)科的相互滲透和交叉使物理化學(xué)學(xué)科的研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，形成了許多極具生命力的邊緣學(xué)科，如：生物藥學(xué)天文醫(yī)學(xué)化學(xué)計(jì)算材料計(jì)算化學(xué)生物化學(xué)藥物化學(xué)材料化學(xué)天體化學(xué)醫(yī)用化學(xué)第十五頁第十六頁，共32頁?！?.1

物理化學(xué)的建立與發(fā)展

平衡態(tài)熱力學(xué)只研究平衡態(tài)和可逆過程的系統(tǒng)，主要研究封閉系統(tǒng)或孤立系統(tǒng)。(6)從平衡態(tài)的研究到非平衡態(tài)的研究對處于非平衡態(tài)的敞開系統(tǒng)的研究更具有實(shí)際意義。自1960年以來，逐漸形成了非平衡態(tài)熱力學(xué)這個(gè)學(xué)科分支。Prigogine對非平衡態(tài)熱力學(xué)有突出貢獻(xiàn)，這個(gè)學(xué)科分支成為當(dāng)前理論化學(xué)的研究前沿之一。第十六頁第十七頁，共32頁?！?.2物理化學(xué)的目的和內(nèi)容

研究所有物質(zhì)系統(tǒng)的化學(xué)行為的原理、規(guī)律和方法的學(xué)科。涵蓋從宏觀到微觀與性質(zhì)的關(guān)系、規(guī)律、化學(xué)過程機(jī)理及其控制的研究。物理化學(xué)是化學(xué)以及在分子層次上研究物質(zhì)變化的其他學(xué)科領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)。什么是物理化學(xué)?第十七頁第十八頁，共32頁?！?.2

物理化學(xué)的目的和內(nèi)容什么是物理化學(xué)?化學(xué)反應(yīng)原子、分子間的分離與組合熱電光磁溫度變化壓力變化體積變化化學(xué)物理學(xué)密不可分相態(tài)變化第十八頁第十九頁，共32頁?！?.2

物理化學(xué)的目的和內(nèi)容物理化學(xué)用物理學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)方法研究化學(xué)變化的本質(zhì)與規(guī)律物理現(xiàn)象化學(xué)現(xiàn)象第十九頁第二十頁，共32頁?！?.2

物理化學(xué)的目的和內(nèi)容物理化學(xué)主要研究：（1）化學(xué)變化的方向和限度問題各種因素如溫度、壓力和濃度等對化學(xué)變化的影響等。這類問題屬于化學(xué)熱力學(xué)的范疇。（2）化學(xué)反應(yīng)的速率和機(jī)理問題外界條件如溫度、壓力、濃度和催化劑等對反應(yīng)速率的影響。這屬于化學(xué)動(dòng)力學(xué)的范疇。（3）物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系研究這類問題有結(jié)構(gòu)化學(xué)和量子化學(xué)兩個(gè)分支。第二十頁第二十一頁，共32頁。印永嘉教授說：“無機(jī)化學(xué)是化學(xué)的四肢，有機(jī)化學(xué)是化學(xué)的驅(qū)體，分析化學(xué)是化學(xué)的眼睛，而物理化學(xué)是化學(xué)的靈魂”?！皼]有物理化學(xué)知識(shí)的人，不能說懂得化學(xué)”?！?.2

物理化學(xué)的目的和內(nèi)容例如：學(xué)習(xí)無機(jī)化學(xué)時(shí)，元素周期律起很大作用，但只有在學(xué)習(xí)了物質(zhì)結(jié)構(gòu)之后，才能對周期律的本質(zhì)和內(nèi)在規(guī)律給出更深刻的揭示。

第二十一頁第二十二頁，共32頁。§0.3物理化學(xué)的研究方法采用歸納法和演繹法這一對邏輯方法。常用的研究方法有：實(shí)驗(yàn)的方法數(shù)學(xué)的統(tǒng)計(jì)處理方法等等。歸納和演繹的方法模型化方法理想化方法假設(shè)的方法第二十二頁第二十三頁，共32頁?！?.4物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法（1）擴(kuò)大知識(shí)面，打好專業(yè)基礎(chǔ)；（2）提高自學(xué)能力，培養(yǎng)獨(dú)立工作能力。學(xué)習(xí)本課程的目的：第二十三頁第二十四頁，共32頁?！?.4物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法1.抓住每章重點(diǎn);2.掌握主要公式的物理意義和使用條件;3.課前自學(xué)，認(rèn)真做筆記，及時(shí)復(fù)習(xí);4.注意章節(jié)之間的聯(lián)系，做到融會(huì)貫通;5.重視做習(xí)題，培養(yǎng)獨(dú)立思考的能力，檢查自己對課程內(nèi)容的掌握程度。經(jīng)驗(yàn)之談：第二十四頁第二十五頁，共32頁。1、四步循環(huán)并多次反復(fù)

§0.4物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法第二十五頁第二十六頁，共32頁。2、處理好三個(gè)關(guān)系3、兩個(gè)并重§0.4物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)物理化學(xué)應(yīng)該重點(diǎn)協(xié)調(diào)并處理好：宏觀與微觀、定性與定量、理論模型與真實(shí)結(jié)構(gòu)等三個(gè)“雙結(jié)合”關(guān)系。理論課（包括演算習(xí)題）與實(shí)驗(yàn)課（包括實(shí)驗(yàn)報(bào)告）兩者不可偏廢，乃課程體系之兩翼，必互動(dòng)促進(jìn)矣！第二十六頁第二十七頁，共32頁。同學(xué)們學(xué)習(xí)了無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)，一般討論的方法是研究分子的破壞與原子的重新組合，寫出化學(xué)反應(yīng)方程式，有了化學(xué)方程式，就解決了大問題。而討論物理化學(xué)，就不是這樣?！?.4物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法因此，物理化學(xué)討論問題的方法不同于無機(jī)化學(xué)，有機(jī)化學(xué)，不是只用化學(xué)方程式，而主要用狀態(tài)函數(shù)來描述反應(yīng)物系的物理和化學(xué)變化。這是大家不熟悉的方法。第二十七頁第二十八頁，共32頁。物理化學(xué)中有多少狀態(tài)函數(shù)呢？用一句英文：

GoodPhysicistsHaveStudiedUnderVeryFineTeacher.一共八個(gè)狀態(tài)函數(shù)，大家已在普通物理中學(xué)習(xí)了T、p

、V?！?.4物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法第二十八頁第二十九頁，共32頁。《物理化學(xué)》不難學(xué)！《物理化學(xué)》是方法論！《物理化學(xué)》是一種思維訓(xùn)練！《物理化學(xué)》是基本科研素質(zhì)的培養(yǎng)！§0.4物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法第二十九頁第三十頁，共32頁。本課程對作業(yè)的要求及成績評(píng)定方法①每人準(zhǔn)備A、B兩本作業(yè)本，封面上寫上姓名和學(xué)號(hào)；②解題格式：頁號(hào)、題號(hào)、抄題，列公式，代入公式，代入數(shù)據(jù)，算出數(shù)值及單位。注意有效數(shù)字和科學(xué)計(jì)數(shù)法，單位統(tǒng)一