物理化學(xué)緒論1

1、物理化學(xué)主講教師:1參考資料1.王正烈 等編物理化學(xué)第四版(上,下) 高教版2.韓德剛 等編物理化學(xué)(上,下) 高教版3.朱志昂 主編近代物理化學(xué)第三版(上,下) 科學(xué)版4.胡 英 等編物理化學(xué)第四版(上,下) 高教版5.印永嘉 等編物理化學(xué)簡(jiǎn)明教程第三版 高教版6.孫德坤 等編物理化學(xué)解題指導(dǎo) 高教版7.肖衍繁 等編物理化學(xué)解題指南 高教版8.印永嘉 等編物理化學(xué)簡(jiǎn)明教程例題與習(xí)題高教版9.王文清 等編物理化學(xué)習(xí)題精解(上,下) 科學(xué)版2考核方法平時(shí)成績(jī):15%(主要指到課率、作業(yè)和筆記)期中考查: 3025%期未考試: 5560% 30. 緒論0.1 物理化學(xué)的目的和內(nèi)容 化學(xué)過(guò)程包含或伴

2、隨物理過(guò)程.如化學(xué)變化時(shí)常伴有如體積、壓力、溫度、濃度等變化以及熱效應(yīng)、電效應(yīng)、光效應(yīng)等物理變化.40. 緒論0.1.1 目的物理化學(xué)是利用物理學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù),從物質(zhì)的物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系入手來(lái)探求化學(xué)變化基本規(guī)律的一門(mén)科學(xué).目的物理化學(xué)主要是為了解決科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)際中向化學(xué)提出的理論問(wèn)題，揭示化學(xué)變化的本質(zhì)，更好地駕馭化學(xué)，使之為生產(chǎn)實(shí)際服務(wù)。50.1.2 主要任務(wù)(即研究的內(nèi)容)(1).化學(xué)變化的方向和限度 -化學(xué)熱力學(xué)(2).化學(xué)反應(yīng)的速率和機(jī)理 -化學(xué)動(dòng)力學(xué)(3).物質(zhì)結(jié)構(gòu)與能量和性能的關(guān)系 -量子化學(xué)與結(jié)構(gòu)化學(xué)(4).化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)換 -電化學(xué)分支學(xué)科還有如: 界面化學(xué)、

3、膠體化學(xué)等上列問(wèn)題往往是相互關(guān)聯(lián),相互制約的.60.2 物理化學(xué)的研究方法1.歸納演繹法: 一般科學(xué)研究的邏輯推理方法 (1).歸納: 從個(gè)別到一般,由一系列的實(shí)驗(yàn)事實(shí)上升到理論. (2).演繹: 從一般到個(gè)別,由理論指導(dǎo)實(shí)踐并接受實(shí)踐的檢驗(yàn). (3).“實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)”72.物理學(xué)的研究法: 具體科學(xué)的研究方法(1).熱力學(xué):以大量質(zhì)點(diǎn)所構(gòu)成的體系為研究對(duì)象,以經(jīng)驗(yàn)概括的兩個(gè)定律(第一、二定律)為基礎(chǔ),經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的邏輯推理,建立了一些熱力學(xué)函數(shù),用以判別變化的方向和平衡的條件.(2).動(dòng)力學(xué):從宏觀和微觀兩個(gè)角度分別研究過(guò)程變化的速率和歷程(機(jī)理).(3).量子力學(xué):以能量有一個(gè)很

4、小的基本單位和物質(zhì)具有波粒二重性為基礎(chǔ),用薛定鄂(E.Schrodinger)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、能量與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。(4).統(tǒng)計(jì)力學(xué):從單個(gè)或少數(shù)粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)推斷大量粒子所組成的體系的規(guī)律.能根據(jù)分子的微觀性質(zhì)計(jì)算體系的宏觀熱力學(xué)性質(zhì).8平衡態(tài)熱力學(xué)與非平衡態(tài)熱力學(xué)(1).平衡態(tài)熱力學(xué): 又稱(chēng)可逆過(guò)程熱力學(xué)或經(jīng)典熱力學(xué).它認(rèn)為任何體系都處于平衡態(tài)或?qū)②呌谄胶鈶B(tài),非平衡態(tài)只是暫時(shí)現(xiàn)象.(2).非平衡態(tài)熱力學(xué): 它認(rèn)為平衡是相對(duì)的,非平衡才是絕對(duì)的.將經(jīng)典熱力學(xué)的概念和方法推廣到非平衡的不可逆過(guò)程,就形成了非平衡態(tài)熱力學(xué)(或不可逆過(guò)程熱力學(xué)).9

5、量子化學(xué)與結(jié)構(gòu)化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu):應(yīng)用量子力學(xué)原理來(lái)研究分子光譜和結(jié)構(gòu)，以及結(jié)構(gòu)與性能間關(guān)系的科學(xué).現(xiàn)已分成量子化學(xué)和結(jié)構(gòu)化學(xué)兩個(gè)學(xué)科.(1).量子化學(xué): 主要研究分子中有關(guān)化學(xué)鍵的問(wèn)題,根據(jù)量子力學(xué)的基本方程(薛定諤方程)計(jì)算分子內(nèi)電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.(2).結(jié)構(gòu)化學(xué): 系統(tǒng)地研究分子和晶體結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系.10宏觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)(1).宏觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué): 從總體上研究體系經(jīng)歷一段時(shí)間后反應(yīng)的凈結(jié)果和平均速率.(2).分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué): 亦稱(chēng)微觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)或分子反應(yīng)動(dòng)態(tài)學(xué).從分子角度,在極小時(shí)間窗內(nèi)【110-6s(1s)110-12s(1ps)】,以激光和分子束等現(xiàn)代技術(shù)為手段,運(yùn)

6、用計(jì)算機(jī)快速數(shù)據(jù)處理,探測(cè)和研究反應(yīng)規(guī)律的科學(xué).赫希巴赫(D.R.Herschbach)和李遠(yuǎn)哲因在交叉分子束實(shí)驗(yàn)研究方面的貢獻(xiàn)榮獲1986年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng).110.3 物理化學(xué)的建立與發(fā)展(1).18世紀(jì)中葉開(kāi)始萌芽: 從燃素說(shuō)到能量守恒與轉(zhuǎn)化定律。俄國(guó)科學(xué)家羅蒙諾索夫(., 17111765)最早使用“物理化學(xué)”這一術(shù)語(yǔ).120.3 物理化學(xué)的建立與發(fā)展2. 19世紀(jì)化學(xué)的幾個(gè)重大理論的發(fā)展 經(jīng)典的原子分子理論,門(mén)捷列夫的化學(xué)元素周期律,Gulbberg和Waage提出的化學(xué)反應(yīng)的質(zhì)量作用定律,及Arrhenius的電離學(xué)說(shuō)等;與此同時(shí),物理學(xué)中的一些理論成果和實(shí)驗(yàn)方法被移植到化學(xué)領(lǐng)域,如熱

7、力學(xué)第一、二定律的引入產(chǎn)生了化學(xué)熱力學(xué);量子力學(xué)的引入使價(jià)鍵理論更充實(shí)并產(chǎn)生了量子化學(xué)等,所有這些都為物理化學(xué)學(xué)科的形成和發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).130.3 物理化學(xué)的建立與發(fā)展3. 形成 1887年德國(guó)科學(xué)家?jiàn)W斯瓦爾德(W.Ostwald)和荷蘭科學(xué)家范霍夫(J.H.vant Hoff)合辦的德文物理化學(xué)雜志創(chuàng)刊, “物理化學(xué)”名稱(chēng)方逐漸被采用.140.3 物理化學(xué)的建立與發(fā)展4.應(yīng)用與發(fā)展 進(jìn)入20世紀(jì),在工業(yè)生產(chǎn)和化學(xué)和科學(xué)研究中,物理化學(xué)的基本原理得到了廣泛的應(yīng)用,發(fā)揮了它的指導(dǎo)作用,特別是新興的石油煉制和石油化工工業(yè),更是充分利用了化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、催化和表面化學(xué)等的成果.特別是

8、物理學(xué)的進(jìn)展和各種測(cè)試手段大量的涌現(xiàn),極大地影響著物理化學(xué)的發(fā)展.在物理化學(xué)所屬的分支領(lǐng)域中如結(jié)構(gòu)化學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)、電化學(xué)、流體界面化學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、量子化學(xué)、催化作用及其理論等都得到了迅速發(fā)展.15近代化學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)(1). 從宏觀到微觀 單用宏觀的研究方法是不夠的,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。16近代化學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)(2).從體相到表相 在多相體系中，化學(xué)反應(yīng)總是在表相上進(jìn)行，隨著測(cè)試手段的進(jìn)步，了解 表相反應(yīng)的實(shí)際過(guò)程，推動(dòng)表面化學(xué)和多相催化的發(fā)展。17近代化學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)(3).從定性到定量 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速

9、發(fā)展，大大縮短了數(shù)據(jù)處理的時(shí)間，并可進(jìn)行人工模擬和自動(dòng)記錄，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(cè)。18近代化學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)(4).從單一學(xué)科到交叉學(xué)科 化學(xué)學(xué)科與其他學(xué)科以及化學(xué)內(nèi)部更進(jìn)一步相互滲透、相互結(jié)合，形成了許多極具生命力的交叉科學(xué)，如生物化學(xué)、地球化學(xué)、天體化學(xué)、計(jì)算化學(xué)、金屬有機(jī)化學(xué)、物理有機(jī)化學(xué)等。19近代化學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)(5).從研究平衡態(tài)到研究非平衡態(tài) 經(jīng)典熱力學(xué)只研究平衡態(tài)和封閉體系或孤立體系,然而對(duì)處于非平衡態(tài)的開(kāi)放體系的研究更具有實(shí)際意義,自1960年以來(lái),逐漸形成了非平衡態(tài)熱力學(xué)這個(gè)學(xué)科分支。200.4 物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法1.學(xué)習(xí)物理化學(xué)課程

10、的目的(1).進(jìn)一步擴(kuò)大知識(shí)面,打好專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ).重點(diǎn)在于掌握熱力學(xué)處理問(wèn)題的方法和化學(xué)動(dòng)力學(xué)的基本知識(shí).(2).進(jìn)一步培養(yǎng)獨(dú)立工作能力,提高自學(xué)能力.學(xué)習(xí)前人提出問(wèn)題、考慮問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法,逐步培養(yǎng)獨(dú)立思考和獨(dú)立解題的能力、(3).通過(guò)實(shí)驗(yàn),了解一些物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法,掌握一些基本技能,通過(guò)實(shí)驗(yàn)提高理論聯(lián)系實(shí)際的水平和解決實(shí)際問(wèn)題的能力.212.物理化學(xué)的學(xué)習(xí)方法(1).善于總結(jié),抓住重點(diǎn) 本課程概念和公式眾多,邏輯性強(qiáng),必須了解每一章的主要內(nèi)容、關(guān)鍵問(wèn)題和解決辦法.每學(xué)完一章,最好都能用簡(jiǎn)短的文字進(jìn)行歸納總結(jié).(2).掌握重要公式,熟記使用條件,了解推導(dǎo)過(guò)程 注意定義公式和導(dǎo)出公式的區(qū)別,學(xué)會(huì)一般推導(dǎo)方法.(3).注意章節(jié)之間的聯(lián)系 把新學(xué)到的知識(shí)與已掌握的知識(shí)聯(lián)系起來(lái),以期達(dá)到融會(huì)貫通的目的.(4).課前預(yù)習(xí),作好課堂筆記 要使學(xué)習(xí)變得主動(dòng)而又輕松,課前