《物理化學(xué)》緒論

物理化學(xué)PhysicalChemistry

2課程基本情況學(xué)分：5理論課總學(xué)時(shí)：80課程類(lèi)別：專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程性質(zhì)：考試課3緒論(2)熱力學(xué)第一定律(10)熱力學(xué)第二定律(10)多組分系統(tǒng)熱力學(xué)(7)化學(xué)平衡(5)相平衡(8)化學(xué)動(dòng)力學(xué)(14)電化學(xué)(14)表面現(xiàn)象(6)膠體分散系統(tǒng)(4)課程主要內(nèi)容4緒論物理化學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)物理化學(xué)的研究方法物理化學(xué)的學(xué)習(xí)方法物理化學(xué)的建立與發(fā)展物理化學(xué)教學(xué)參考書(shū)氣體性質(zhì)簡(jiǎn)介5一、物理化學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)

物理化學(xué)（PhysicalChemistry）

是運(yùn)用物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，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)變化中具有普遍性的基本規(guī)律的一門(mén)學(xué)科。6化學(xué)反應(yīng)物理變化伴隨影響通電光照爆炸聲、光、熱、功…

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1、目的

物理化學(xué)主要是為了解決生產(chǎn)實(shí)際和科學(xué)實(shí)驗(yàn)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)。2、研究?jī)?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。8綜合性（交叉學(xué)科)

研究對(duì)象——

化學(xué)反應(yīng)研究手段——

物理方法研究工具——

數(shù)學(xué)（公式的推導(dǎo)）3.物理化學(xué)的特點(diǎn)“物理化學(xué)難學(xué)”的主要原因9二、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。

如從理想氣體狀態(tài)方程的提出到范德華方程的建立就是遵循上述方法的。

2.綜合應(yīng)用微觀與宏觀的研究方法。3.具體研究方法熱力學(xué)方法、統(tǒng)計(jì)力學(xué)方法、動(dòng)力學(xué)方法、量子力學(xué)方法。103.1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?xún)蓚€(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。3.2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)。113.3動(dòng)力學(xué)方法用宏觀和本征動(dòng)力學(xué)方程表達(dá)化學(xué)反應(yīng)的速率和反應(yīng)的機(jī)理，以及溫度、壓力、催化劑、溶劑和光照等外界因素對(duì)反應(yīng)速率的影響。把熱力學(xué)的反應(yīng)可能性變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)性。用量子力學(xué)的基本方程（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，從而指示物性與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。3.4量子力學(xué)方法124.物理化學(xué)的分支學(xué)科化學(xué)熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)力學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)其他分支學(xué)科電化學(xué)、表面及膠體化學(xué)、催化化學(xué)等。物理化學(xué)原理應(yīng)用于不同的體系，則產(chǎn)生了物理有機(jī)化學(xué)、生物物理化學(xué)、材料物理化學(xué)、冶金物理化學(xué)等。13三、物理化學(xué)的學(xué)習(xí)方法1.準(zhǔn)確理解和掌握每一個(gè)基本概念、名詞術(shù)語(yǔ)的含義。2.準(zhǔn)確掌握和運(yùn)用物理化學(xué)中有關(guān)定律和公式，抓住重點(diǎn)，自己動(dòng)手推導(dǎo)公式。143.注重對(duì)知識(shí)系統(tǒng)的歸納、總結(jié)和比較。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學(xué)。4.課前自學(xué)，課后復(fù)習(xí)，勤于思考，培養(yǎng)自學(xué)和獨(dú)立工作的能力。除了通過(guò)課堂講授獲取知識(shí)外，還應(yīng)根據(jù)自身能力自學(xué)教學(xué)參考書(shū)。15關(guān)聯(lián)理解記憶關(guān)聯(lián)：事實(shí)和事實(shí)、事實(shí)和原理、原理和原理、公式和公式理解：概念、定律和原理的本質(zhì)。記憶：有關(guān)公式和原理的必要的記憶。16四、物理化學(xué)的建立與發(fā)展第一階段：1887～1920s——化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率的唯象規(guī)律的建立。19世紀(jì)中葉—熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的提出；1850—Wilhelmy第一次定量測(cè)定反應(yīng)速率；1879—質(zhì)量作用定律建立；1889—Arrhenius

公式的建立和活化能概念；1887—德文“物理化學(xué)”雜志創(chuàng)刊；1906～1912—Nernst熱定理和熱力學(xué)第三定律的建立；17第二階段：1920s～1960s——結(jié)構(gòu)化學(xué)和量子化學(xué)的蓬勃發(fā)展和化學(xué)變化規(guī)律的微觀探索1926——量子力學(xué)建立；1927——求解氫分子的薛定諤方程；1931——價(jià)鍵理論建立；1932——分子軌道理論建立；1935——共振理論建立；1918——提出雙分子反應(yīng)的碰撞理論；1935——建立過(guò)渡態(tài)理論；1930——提出鏈反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)理論；18第三階段：1960s---:由于激光技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，物理化學(xué)各領(lǐng)域向更深度和廣度發(fā)展。

宏觀微觀靜態(tài)動(dòng)態(tài)體相表相平衡態(tài)非平衡態(tài)19物理化學(xué)的主要發(fā)展趨勢(shì)與前沿強(qiáng)化了在分子水平上的精細(xì)物理化學(xué)的研究強(qiáng)化了對(duì)特殊集合態(tài)的物理化學(xué)的研究分子動(dòng)態(tài)(分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué);分子激發(fā)態(tài)譜學(xué))分子設(shè)計(jì)工程表面分子工程表面界面物理化學(xué)非平衡態(tài)物理化學(xué)有序組合體納米材料新型簇體系材料科學(xué)生命科學(xué)國(guó)計(jì)民生20五、物理化學(xué)教學(xué)參考書(shū)教材1、肖衍繁、李文斌編《物理化學(xué)》第二版,天津大學(xué)出版社,2004年.2、沈文霞編《物理化學(xué)》(核心教程)(第二版),科學(xué)出版社，2009.3、朱傳征等編《物理化學(xué)》,第一版,高等教育出版社,2000.9.214、董元彥主編《物理化學(xué)》,科學(xué)出版社,2001年.5、印永嘉等編《物理化學(xué)簡(jiǎn)明教程》,第三版，高等教育出版社,1992.22習(xí)題集

1、孫德坤,沈文霞,姚天揚(yáng)編《物理化學(xué)解題指導(dǎo)》，江蘇教育出版社，1998.8第1版，2005年第11次印刷。2、肖衍繁,李文斌,李志偉編《物理化學(xué)解題指南》，高等教育出版社，2003年。3、范崇正、杭瑚、蔣淮渭編《物理化學(xué)—概念辨析·解題方法》第2版,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2004年。4、王文清、高宏成、沈興海編著《物理化學(xué)習(xí)題精解（上，下）》,科學(xué)出版社,1999年。235、朱文濤編著《物理化學(xué)中的公式與概念》,清華大學(xué)出版社,1998年。6、衛(wèi)永祉、肖順清編著《物理化學(xué)復(fù)習(xí)引導(dǎo)》,科學(xué)出版社，2000年。7、胡小玲、蘇克和等編著《物理化學(xué)—典型題解析及自測(cè)試題》西北工業(yè)大學(xué)出版社，2002年。24pV=nRT{R}=8.3151.理想氣體的狀態(tài)方程六、氣體性質(zhì)簡(jiǎn)介25也可以寫(xiě)為pVm=RT

因?yàn)?/p>

Vm=V/n2.理想氣體的模型真實(shí)氣體微觀模型：分子間有相互作用，分子本身有體積。

不可無(wú)限壓縮26理想氣體微觀模型：分子間無(wú)相互作用，分子本身無(wú)體積。×××××××××可無(wú)限壓縮××××27理想氣體的狀態(tài)方程是理想氣體的宏觀外在表現(xiàn)理想氣體微觀模型反映了理想氣體的微觀內(nèi)在本質(zhì)理想氣體是真實(shí)氣體在p→0情況下的極限狀態(tài)。真實(shí)氣體并不嚴(yán)格符合理想氣體狀態(tài)方程，也就是說(shuō)真實(shí)氣體在方程pV=nRT中的R不為常數(shù)。真實(shí)氣體只在溫度不太低、壓力不太高的情況下近似符合理想氣體狀態(tài)方程。28（1）混合物組成表示：用物質(zhì)量的分?jǐn)?shù)表示:對(duì)于物質(zhì)B顯然3.理想氣體混合物29用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示:30（2）理氣狀態(tài)方程對(duì)理氣混合物的應(yīng)用Mmix混合物的平均摩爾質(zhì)量m：