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1、物理化学绪论 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望目目 录录0.1 0.1 物理化学基本内容物理化学基本内容0.2 0.2 物理化学物理化学研究研究方法方法0.3 0.3 学习物理化学的要求及方法学习物理化学的要求及方法0.0.4 4 物理化学的建立与发展物理化学的建立与发展0.1 物理化学基本内容什么是物理化学?研究所有物质系统的化学行为的原理、规律和方法的学科。涵盖从宏观到微观与性质的关系、规律、化学过程机理及其控制的研究。物理化学是化学以及在分子层
2、次上研究物质变化的其他学科领域的理论基础。0.1 物理化学基本内容什么是物理化学?化学反应原子、分子间的分离与组合热电光磁温度变化压力变化体积变化化学物理学密密不不可可分分相态变化0.1 物理化学的目的和内容物理化学用物理的理论和实验方法研究化学变化的本质与规律物理现象化学现象0.1 物理化学的目的和内容物理化学主要研究 （1）化学变化的方向和限度问题 各种因素如温度、压力和浓度等对化学变化的影响等。这类问题属于化学热力学的范畴。（2）化学反应的速率和机理问题 外界条件如温度、压力、浓度和催化剂等对反应速率的影响。这属于化学动力学的范畴。（3）物质结构与性能之间的关系 研究这类问题有结构化学和
3、量子化学两个分支 0.0.2 2 物理化学的研究方法物理化学的研究方法物理化学物理化学 从研究化学现象和物理现象从研究化学现象和物理现象之间的相互联系入手，从而探求化学变化之间的相互联系入手，从而探求化学变化中具有普遍性的基本规律。在实验方法上中具有普遍性的基本规律。在实验方法上主要采用主要采用理论物理学理论物理学的方法。的方法。物理化学的主要物理化学的主要理论支柱理论支柱是热力学、是热力学、统计力学和量子力学。统计力学和量子力学。热力学热力学适用于宏观系统适用于宏观系统量子力学量子力学适用于微观系统适用于微观系统统计力学统计力学则为上述二者的桥梁则为上述二者的桥梁（1）遵循）遵循“实践实践理
4、论理论实践实践”的认识过程，的认识过程，分别采用归纳法和演绎法，即从众多实验事分别采用归纳法和演绎法，即从众多实验事实概括到一般，实概括到一般，再从一般推理到个别的思维再从一般推理到个别的思维过程。过程。（2）注意逻辑推理的思维方法，注意逻辑推理的思维方法，对一些重要对一些重要公式加以推导，理清理论体系的主次关系公式加以推导，理清理论体系的主次关系。0.0.3 3 学习物理化学的要求及方法学习物理化学的要求及方法(3)(3)多做习题，学会解题方法。多做习题，学会解题方法。在做习题的在做习题的过程中加深对重要概念和公式的理解。过程中加深对重要概念和公式的理解。(4)(4)课前自学，课后复习，勤于
5、思考，培养课前自学，课后复习，勤于思考，培养自学和独立工作的能力。自学和独立工作的能力。(5)(5)循序渐进，同一概念需要经过多次反复循序渐进，同一概念需要经过多次反复学习，才能一次比一次加深理解。学习，才能一次比一次加深理解。0.4 物理化学的建立与发展18世纪开始萌芽：从燃素说到能量守恒与转化定律。俄国科学家罗蒙诺索夫(17111765)最早使用“物理化学”这一术语。1887年德国科学家W.Ostwald和荷兰科学家J.H.vant Hoff 合办的物理化学杂志(德文）创刊。W.Ostwald(18531932)J.H.vant Hoff (18521911)20世纪前期迅速发展界面化学热
6、化学电化学化学热力学物理化学物理化学溶液化学胶体化学化学动力学催化作用量子化学结构化学 新测试手段和新数据处理方法不断涌现。形成了许多新的分支领域，如：20世纪中叶后发展趋势和特点：(1)从宏观到微观(2)从体相到表相(4)从定性到定量(5)从单一学科到边缘学科(6)从平衡态的研究到非平衡态的研究(3)从静态到动态 只有深入到微观，研究分子、原子层次的运动规律，才能掌握化学变化的本质和结构与物性的关系。(1)从宏观到微观宏观(看得见的物体)介观(纳米材料)微观(原子、分子)粒子 膜 丝 管纳米(2)从体相到表相 在多相系统中，化学反应总是在表相上进行。随着测试手段的进步，了解表相反应的实际过程
7、，推动表面化学和多相催化的发展。(3)从静态到动态 热力学研究方法是从静态利用热力学函数判断变化的方向和限度，但无法给出变化的细节。激光技术和分子束技术的出现，可以真正地研究化学反应的动态问题。分子反应动力学已成为非常活跃的学科。(4)从定性到定量 随着计算机技术的飞速发展，大大缩短了数据处理的时间，并可进行自动记录和人工拟合。使许多以前只能做定性研究的课题现在可进行定量监测，做原位反应，如：利用计算机还可以进行模拟放大和分子设计。(5)从单一学科到边缘学科 化学学科内部及与其他学科相互渗透、相互结合，形成了许多极具生命力的边缘学科，如：生物药学天文医学化学计算材料计算化学生物化学药物化学材料化学天体化学医用化学 平衡态热力学只研究平衡态和可逆过程的系统，主要研究封闭系统或孤立系统。(6)从平衡态的研究到非平衡态的研究 对处于非平衡态的敞开系统的研究更具有实际意义。自1960年以来，逐渐形成了非平衡态热力学这个学科分支。Prigogine对非平衡态热力学有突出贡献，这个学科分支成为当前理论化学的研究前沿之一。