物理化学（上）

1. 物理化学（上） 主讲 徐子颉 2007年3月

2. 绪论 0.1 物理化学的目的和内容 0.2 物理化学的研究方法 0.3 物理化学的建立与发展 0.4 近代化学的发展趋势和特点 0.5 物理化学课程的学习方法

3. 0.1 物理化学的目的和内容 物理化学 从研究化学现象和物理现象之间的相互联系入手，借助数学和物理学的理论从而探求化学变化中具有普遍性的包含宏观到微观的基本规律（平衡规律和速率规律）。在实验方法上主要采用物理学中的方法。 作为化学的理论基础，物理化学主要由化学热力学、统计热力学、化学动力学、结构化学四大支柱组成。

4. 0.1 物理化学的目的和内容 目的 物理化学主要是为了解决生产实际和科学实验中向化学提出的理论问题，揭示化学变化的本质，更好地驾驭化学，使之为生产实际服务。

5. 如有机化学家应用动力学探索反应机理，应用结构化学知识研究反应中间体的结构和稳定性； 无机化学家应用热力学原理研究无机材料的性质及稳定性； 分析化学家应用光谱分析确定未知样品的组成。 0.1 物理化学的目的和内容

6. 生物化学家应用动力学研究酶反应,应用热力学原理研究生物能、渗透作用、膜平衡及确定生物大分子的分子量。生物化学家应用动力学研究酶反应,应用热力学原理研究生物能、渗透作用、膜平衡及确定生物大分子的分子量。 0.1 物理化学的目的和内容 材料科学家利用热力学原理去判断各种材料的稳定性及合成某种新材料的可能性，应用光谱方法确定材料的结构和性能，应用动力学、统计热力学原理去研究聚合反应等。

7. 0.1 物理化学的目的和内容 • 总之，物理化学为生产实践和科学实验提供了理论指导，从而使化学能更好地为生产实践服务。

8. 0.1 物理化学的目的和内容 研究内容： 1)化学热力学 研究化学变化过程（包括相变过程）的能量转换及化学变化的方向和限度问题； 2)化学动力学 研究化学反应的速率和机理问题及影响速率的因素； 3)物质结构 物质的性质与其结构之间的关系问题。

9. 0.2 物理化学的研究方法 （1）遵循“实践—理论—实践”的认识过程，分别采用归纳法和演绎法，即从众多实验事实概括到一般， 再从一般推理到个别的思维过程。 如从理想气体状态方程的提出到范德华方程的建立就是遵循上述方法的。

10. （2）综合应用微观与宏观的研究方法，主要有：热力学方法、统计力学方法和量子力学方法。（2）综合应用微观与宏观的研究方法，主要有：热力学方法、统计力学方法和量子力学方法。 0.2 物理化学的研究方法

11. 0.2 物理化学的研究方法 • 热力学方法： 宏观的方法，其研究对象是由 众多质点组成的宏观体系，它以热力学三大定律为基础，用一系列体系的宏观性质（热力学函数）及其变量描述体系从始态到终态的宏观变化，而不涉及变化的细节和速率。经典热力学方法只适用于平衡体系。

12. 0.2 物理化学的研究方法 • 统计力学方法： 它主要是运用微观研究手段，把统计描述与量子力学原理结合起来， 用概率规律计算出体系内部大量质点微观运动的平均结果，从而解释宏观现象并能计算一些热力学性质。

13. 量子力学方法： 0.2 物理化学的研究方法 用量子力学的基本方程（E.Schrodinger方程）求解组成体系的微观粒子之间的相互作用及其规律，从而揭示物性与结构之间的关系。

14. 0.3 物理化学的建立与发展 十八世纪开始萌芽：从燃素说到能量守恒与转化 定律。俄国科学家罗蒙诺 索夫最早使用“物理化学”这 一术语。

15. 0.3 物理化学的建立与发展 十九世纪中叶形成：1887年俄国科学家W.Ostwald 　　 （1853～1932）和荷兰科学家 J.H.van’t Hoff （1852～1911） 合办了第一本“物理化学杂志” （德文）。

16. 0.3 物理化学的建立与发展 二十世纪迅速发展：新测试手段和新的数据处理方法不断 涌现，形成了许多新的分支学科， 如：热化学，化学热力学，电化学， 溶液化学，胶体化学，表面化学，化 学动力学，催化作用，量子化学和结 构化学等。

17. 0.4近代化学的发展趋势和特点 (1)从宏观到微观 (2)从体相到表相 (3)从定性到定量 (4)从单一学科到交叉学科 (5)从研究平衡态到研究非平衡态

18. 化学学科的发展趋势 单用宏观的研究方法是不够的，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

19. 化学学科的发展趋势 在多相体系中，化学反应总是在表相上进行，随着测试手段的进步，人们迫切希望了解 表相反应的实际过程，这也进一步推动了表面化学和多相催化的发展。 (2) 从体相到表相

20. 化学学科的发展趋势 随着计算机技术的飞速发展，大大缩短了数据处理的时间，并可进行人工模拟和自动记录，使许多以前只能 做定性研究的课题现在可进行定量监测。 (3) 从定性到定量

21. 化学学科的发展趋势 化学学科与其他学科以及化学内部更进一步相互渗透、相互结合，形成了许多极具生命力的交叉科学，如生物化学、海洋化学、地球化学、天体化学、计算化学、金属有机化学、物理有机化学等。 (4) 从单一学科到交叉学科

22. 化学学科的发展趋势 经典热力学只研究平衡态和封闭体系或孤立体系，然而对处于非平衡态的开放体系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。 (5)从研究平衡态到研究非平衡态

23. 了解本课程的知识构成，学习前人提出问题、解决问题的逻辑思维方法了解本课程的知识构成，学习前人提出问题、解决问题的逻辑思维方法 概念、原理 方法、应用 物理变化的理想气体 热一定律 在溶液中的应用 物理变化的实际气体 在化学平衡中的应用 热力学 化学变化的理想气体 单相中的化学平衡问题 热二定律 相平衡 多相中的变化 0.5 物理化学课程的学习方法

24. 0.5 物理化学课程的学习方法 • 注意各章节间及各物理量间的联系，要理解各物理量的物理意义及特征，灵活掌握一些主要公式的使用条件。 课前预习，课后复习，勤于思考，培养自学和独立工作的能力。 多做习题，通过独立解题，加深对课程内容的理解，检查对课程的掌握程度。 重视实验，把实验课看成是提高自己动手能力和独立工作能力的一个重要环节。

25. 0.5 物理化学课程的学习方法 四步循环并多次反复

26. 参考书 韩德刚、高盘良编著，《化学动力学基础》，北京大学出版社，1987年。 J.Nicholas，吴树森译，《化学动力学》、高等教育出版社，1987。 J.W.Moore，R.G.Pearson，孙承谔，王之林等译，《化学动力学和历程》，科学出版社，1983。 K.J.Laidler，Chemical Kinetics，3rd ed.，Harper & Row，New York，1987。 G.C.Bond，Heterogeneous Catalysis：Principles and Applications，Oxford University Press，1987。 苏班 P. 光化学原理，陆志刚译，北京：人民教育出版社，1983。 Eyring H，Lin SH，Lin S M. Baric Chemical Kinetics，John Wiley & Sorrs，1980，中译本：基础化学动力学，王作新，潘强余译，北京：科学出版社，1984。 黄开辉、万惠霖、催化原理，北京：科学出版社，1983。 韩德刚、高执棣、高盘良，《物理化学》，高等教育出版社，2001。

27. 胡瑛，《物理化学》，高等教育出版社，2000。 印永嘉、李大珍编《物理化学（上，下）》（第二版），高等教育出版社，1985。 孙德坤、沈文霞、姚天扬编《物理化学解题指导》，江苏教育出版社，1998。 王文清、高宏成、沈兴海编著《物理化学习题精解（上，下）》，科学出版社，1999。 范崇正、杭瑚、蒋淮渭编《物理化学--概念辨析，解题方法》，中国科学技术大学出版社，1999。 霍瑞贞主编《物理化学学习与解题指导》，华南理工大学出版社，2000。 卫永祉、肖顺清，编著《物理化学复习引导》，科学出版社，2000。

28. J.O'M. 博克里斯、D.M 德拉齐克著。夏熙译《电化学科学》，人民教育出版社，1981。 郭鹤桐、覃奇贤编著《电化学教程》，天津大学出版社，2000。 朱涉瑶、赵振国编《界面化学基础》，化学工业出版社，1999。 顾惕人、朱涉瑶等《表面化学》，科学出版社，1999。 沈钟、王果庭编著《胶体与表面化学》，化学工业出版社，2001。 姜兆华、孙德智、邵光杰主编《应用表面化学与技术》，哈尔滨工业大学出版社，2000。 陈宗淇、王光信、徐桂英编，《胶体与界面化学》，高等教育出版社，2001。 [日]中垣正幸著，严忠等译《膜物理化学》，科学出版社，1997。