物理化學(xué) 緒論

1、編輯ppt物 理 化 學(xué)傅獻(xiàn)彩 沈文霞 姚天揚(yáng) 侯文華 編第五版高等教育出版社高等教育出版社編輯ppt編輯ppt問題的提出：問題的提出：（1 1）小液滴、氣泡和肥皂泡等都有呈球形的趨勢？）小液滴、氣泡和肥皂泡等都有呈球形的趨勢？編輯ppt（2 2）面粉也會(huì)爆炸嗎？）面粉也會(huì)爆炸嗎？編輯ppt（3 3）“鋤地保墑鋤地保墑”的科學(xué)道理？的科學(xué)道理？（4 4）有機(jī)物蒸餾時(shí)加沸石或廢瓷石）有機(jī)物蒸餾時(shí)加沸石或廢瓷石以防止暴沸？以防止暴沸？（5 5）真金真的不怕火嗎？）真金真的不怕火嗎？編輯ppt（6 6）花妝品的作用）花妝品的作用? ?編輯ppt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

2、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)方法編輯ppt 0.1 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與轉(zhuǎn)化定律。 俄國科學(xué)家羅蒙諾索夫(17111765)最早使用“物理化學(xué)”這一術(shù)語。 鉆木取火（古代）鉆木取火（古代） 火箭實(shí)驗(yàn)（北宋）火箭實(shí)驗(yàn)（北宋）編輯ppt0.1 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. vant Hoff 合辦的物理化學(xué)雜志 (德文）創(chuàng)刊。 W. Ostwald (18531932) J. H. vant Hoff (18521911)編輯ppt 德國物理化學(xué)家，1853年9月2日生于俄國拉

3、脫 維亞的小鄉(xiāng)村里加。一生共著書77種，發(fā)表 300多篇論文。主要貢獻(xiàn)：（1）支持阿累尼烏斯的電解質(zhì)電離理論，并提出自己的稀釋定律；用電離平衡理論解釋了酸堿指示劑的變色機(jī)理；（2）研究了酸的電導(dǎo)率，溶液的粘滯性，純水的電離等；（3）提出關(guān)于催化劑的現(xiàn)代觀點(diǎn)，完成了使氨發(fā)生氧化，生成氧化氮的研究工作并創(chuàng)立了新的顏色理論，著有顏色學(xué)。奧斯特瓦爾德（奧斯特瓦爾德（Friedrich Wilhelm OstwaldFriedrich Wilhelm Ostwald）編輯ppt 荷蘭化學(xué)家，1852年8月30日生于鹿特丹一個(gè)醫(yī)生家庭,阿姆斯特丹大學(xué)化學(xué)、礦物學(xué)、和地質(zhì)學(xué)教授，荷蘭皇家學(xué)會(huì)會(huì)員，柏林科學(xué)院

4、院士等。主要貢獻(xiàn)：（1）首先提出碳正四面體構(gòu)型的立體概念，弄清了有機(jī)物旋光異構(gòu)的原因，開辟了立體化學(xué)的新領(lǐng)域；（2）發(fā)展近代溶液理論，如滲透壓、凝固點(diǎn)、沸點(diǎn)和蒸氣壓理論；（3）應(yīng)用相律研究鹽的結(jié)晶過程；（4）與奧斯特瓦爾德一起創(chuàng)辦了物理化學(xué)雜志。范霍夫（范霍夫（Jacobus Henricus vant Hoff）編輯ppt0.1 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)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：編輯ppt0.1 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

5、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)編輯ppt二十世紀(jì)迅速發(fā)展：新測試手段和新的數(shù)據(jù)處理方 法不斷涌現(xiàn)，形成了許多新的 分支學(xué)科，如：熱化學(xué)，化學(xué) 熱力學(xué)，電化學(xué)，溶液化學(xué)， 膠體化學(xué)，表面化學(xué)，化學(xué)動(dòng) 力學(xué)，催化作用，量子化學(xué)和 結(jié)構(gòu)化學(xué)等。黃子卿 李遠(yuǎn)哲 唐有祺 徐光憲 查全性 田昭武 田中群 李燦 編輯ppt0.1 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

6、材料)微觀(原子、分子)粒子 膜 絲 管納米編輯ppt0.1 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。 編輯ppt0.1 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)已成為非常活躍的學(xué)科。編輯ppt0.1 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

7、。IR FT-IRNMRESR 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)。編輯ppt0.1 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 化學(xué)學(xué)科內(nèi)部及與其他學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合，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)編輯ppt0.1 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

8、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。編輯ppt0.2 物理化學(xué)的目的和內(nèi)容什么是物理化學(xué)? 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)。編輯ppt 黃子卿黃子卿的定義：的定義：物理化學(xué)物理化學(xué)是從物理現(xiàn)象和化是從物理現(xiàn)象和化 學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系找出物質(zhì)變化的基本原理的一學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系找出物質(zhì)變化的基本原理的一 種科學(xué)。種科學(xué)。 唐有祺唐有祺的定義：的定義：物理化學(xué)物理化學(xué)是化學(xué)學(xué)科中的是

9、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)等基一個(gè)重要學(xué)科，它借助數(shù)學(xué)、物理學(xué)等基 礎(chǔ)科學(xué)的理論及其提供的實(shí)驗(yàn)手段，研究化學(xué)科礎(chǔ)科學(xué)的理論及其提供的實(shí)驗(yàn)手段，研究化學(xué)科學(xué)中的原理和方法，研究化學(xué)體系行為學(xué)中的原理和方法，研究化學(xué)體系行為最一般的最一般的宏觀、微觀規(guī)律和理論宏觀、微觀規(guī)律和理論的學(xué)科，是化學(xué)的的學(xué)科，是化學(xué)的理論基理論基礎(chǔ)礎(chǔ)。0.2 0.2 物理化學(xué)的定義物理化學(xué)的定義編輯ppt0.2 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)密密不不可可分分相態(tài)變化編輯ppt0.2 物理化學(xué)的目的和內(nèi)容物理化學(xué)用物理的理論

10、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)象編輯ppt0.2 物理化學(xué)的目的和內(nèi)容物理化學(xué)主要研究物理化學(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 編輯ppt化學(xué)熱力學(xué)從從物質(zhì)變化的物質(zhì)變化的能量效應(yīng)研究能量效應(yīng)研究變化的變化的方向方向與與限度限度, 即研究即研究系統(tǒng)平衡系統(tǒng)平衡問題問題化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究各種因素研究各種因素對化學(xué)

11、反應(yīng)對化學(xué)反應(yīng)速速率率的影響規(guī)律的影響規(guī)律及 反 應(yīng)及 反 應(yīng) 機(jī) 理機(jī) 理結(jié) 構(gòu) 化 學(xué)研究微觀粒研究微觀粒子子結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律規(guī)律, 揭示物揭示物質(zhì)變化的內(nèi)在質(zhì)變化的內(nèi)在原因原因. 另設(shè)課另設(shè)課編輯pptN2(g) +3H2(g) 2N H3(g) 37%450C300 101325pa例如：熱力學(xué)預(yù)示例如：熱力學(xué)預(yù)示化學(xué)熱力學(xué)：化學(xué)熱力學(xué)：指定條件下一化學(xué)反應(yīng)能不能進(jìn)行，向什么方向進(jìn)指定條件下一化學(xué)反應(yīng)能不能進(jìn)行，向什么方向進(jìn)行，進(jìn)行到什么程度，以及預(yù)示某一過程的最高轉(zhuǎn)行，進(jìn)行到什么程度，以及預(yù)示某一過程的最高轉(zhuǎn)化率?；?。編輯pptNO2(左左) NO2(右右)擴(kuò)散方向擴(kuò)散

12、方向編輯pptCO2(s, 干冰干冰) CO2(g)方向方向(室溫常壓室溫常壓)編輯ppt2H2O(l) 2H2(g) + O2(g)方向方向(電解電解)編輯ppt2Na(s) + 2H2O(l) 2NaOH + H2(g)方向方向快速快速編輯ppt4Fe + 3O2 2Fe2O3方向方向慢與快慢與快編輯pptZn + H2SO4(aq) ZnSO4 + H2(g)方向方向稀酸慢稀酸慢, 濃酸快濃酸快編輯ppt 凡此種種不但可以避免浪費(fèi)人力物力去進(jìn)行異凡此種種不但可以避免浪費(fèi)人力物力去進(jìn)行異想天開的嘗試，也能為合理設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)或增加生想天開的嘗試，也能為合理設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)或增加生產(chǎn)、改進(jìn)工效提供

13、可靠的依據(jù)。產(chǎn)、改進(jìn)工效提供可靠的依據(jù)。反應(yīng)動(dòng)力學(xué)：反應(yīng)動(dòng)力學(xué)：一化學(xué)反應(yīng)的速率究竟有多快？反應(yīng)是經(jīng)歷什么樣的一化學(xué)反應(yīng)的速率究竟有多快？反應(yīng)是經(jīng)歷什么樣的機(jī)理進(jìn)行的，外界條件對反應(yīng)速率有什么影響？怎樣機(jī)理進(jìn)行的，外界條件對反應(yīng)速率有什么影響？怎樣才能有效地控制化學(xué)反應(yīng)，抑制副反應(yīng)的發(fā)生使之按才能有效地控制化學(xué)反應(yīng)，抑制副反應(yīng)的發(fā)生使之按我們所需要的什么方向進(jìn)行，等等。我們所需要的什么方向進(jìn)行，等等?；瘜W(xué)熱力學(xué)：化學(xué)熱力學(xué)：編輯ppt印永嘉教授說：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，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

14、分析化學(xué)是化學(xué)的眼睛，而物理化學(xué)是化學(xué)的靈魂魂” 。 “沒有物理化學(xué)知識(shí)的人，不能說懂得化學(xué)沒有物理化學(xué)知識(shí)的人，不能說懂得化學(xué)”。0.2 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。 編輯ppt0.3 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。按照“實(shí)踐認(rèn)識(shí)再實(shí)踐再認(rèn)識(shí)”的形式，往復(fù)循環(huán)以至無窮。常用的研究方法有：實(shí)驗(yàn)的方法、歸納和演繹的方法、模型化方法、理想化方法、假設(shè)的方法、數(shù)學(xué)的統(tǒng)計(jì)處理方法等等。編輯ppt0.4 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

15、力，培養(yǎng)獨(dú)立工作能力 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。編輯ppt0.4 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：編輯ppt 物理化學(xué)物理化學(xué)不難學(xué)！不難學(xué)！ 物理化學(xué)物理化學(xué)是方法論！是方法論！ 物理化學(xué)物理化學(xué)是

16、一種思維訓(xùn)練！是一種思維訓(xùn)練！ 物理化學(xué)物理化學(xué)是基本科研素質(zhì)的培養(yǎng)！是基本科研素質(zhì)的培養(yǎng)！有人講：“學(xué)習(xí)過了無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、當(dāng)一個(gè)中學(xué)化學(xué)教師沒有問題了，物理化學(xué)可以不學(xué)?！边@樣的人，只能當(dāng)一名一般的中學(xué)化學(xué)教師，不能成為一個(gè)合格的中學(xué)化學(xué)教師，更不能成為一個(gè)優(yōu)秀中學(xué)化學(xué)教師。0.4 物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法編輯ppt1. 數(shù)值和單位缺一不可數(shù)值和單位缺一不可量綱相同者才可用加、減、等號(hào)相連量綱相同者才可用加、減、等號(hào)相連 量綱量綱:長度長度;時(shí)間時(shí)間;質(zhì)量質(zhì)量;熱力學(xué)溫度；物質(zhì)的熱力學(xué)溫度；物質(zhì)的量量 單位單位: m; s ; kg ； K； mol3. lnx 和和 ex 中的中的x為純數(shù)為純數(shù)(量量/單位單位, ln(T/K)4. 采用國際單位制采用國際單位制5. 用純數(shù)列表、作圖用純數(shù)列表、作圖(量量/單位單位,