物理化学核心教程00_绪论

1、物理化学课程普通高等教育“十一五”国家级规划教材物理化学核心教程沈文霞 编2009.09.第二版使用的教材及教辅 绪 论0.1 物理化学课程的内容0.2 物理化学的研究方法0.4 物理化学的学习方法0.5 物理量的表示与运算 0.3 近代化学的发展趋势0.6 关于标准压力 0.1 物理化学课程的内容化学无机化学分析化学有机化学物理化学化学生物学高分子化学物理化学是化学学科的一个分支 0.1 物理化学课程的内容 “物理化学”这一术语最早在18世纪中叶，由罗蒙诺索夫提出。俄国科学家罗蒙诺索夫 (17111765) 0.1 物理化学课程的内容物理化学学科在19世纪中叶基本形成 1887年，两人合办了

2、第一本“物理化学杂志”(德文) 德国科学家 W. Ostwald (18531932) 荷兰科学家 J. H. vant Hoff (18521911) 0.1 物理化学课程的内容化学反应原子、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状态变化热学、电学、光学、磁学是物理学的重要分支什么是物理化学? 0.1 物理化学课程的内容物理现象化学现象用物理学的理论和实验方法研究化学变化及其伴随的物理变化 的本质与规律物理化学 0.1 物理化学课程的内容物理化学化学热力学化学动力学结构化学两个基本定律化学平衡相平衡宏观动力学微观动力学电化学表面与胶体化学多组分系统 0.

3、1 物理化学课程的内容物理化学研究的内容:(1) 化学变化的方向和限度问题(2) 化学反应的速率和机理问题热力学第一定律, U H热力学第二定律, , S A G 在多组分、化学平衡、相平衡中的应用三个判据, , SAG温度、压力、催化剂等对速率的影响化学反应的机理，掌握反应的本质化学反应的动力学理论 0.2 物理化学的研究方法(1) 热力学的研究方法研究对象是大量质点构成的宏观系统只注重起始与终了状态，不考虑变化细节只研究平衡态，只考虑变化的可能性经典热力学采用宏观的方法 热力学的研究方法可以分为经典热力学、统计热力学和非平衡态热力学三种方法 没有时间这个变量 0.2 物理化学的研究方法(2

4、) 动力学的研究方法 宏观动力学主要研究化学反应速率的表示和测量，不同反应的特点，温度、压力和催化剂等对速率的影响和反应的机理等。 动力学的研究方法可以分为宏观动力学和微观动力学两种方法。 微观动力学主要是从分子水平上研究基元反应的特征，测定发生反应分子的能态，最终揭示化学反应中的能量变化和本质。 0.2 物理化学的研究方法(3) 量子力学的研究方法 求解量子力学方程，获得描述分子中电子运动的波函数和能量信息 以量子力学为基础，原子和分子为研究对象 揭示物质的性质与其结构的内在关系，这是化学研究的理论基础 0.3 近代化学的发展趋势(1) 介观化学发展迅速(2) 表面化学越来越引起人们的重视(

5、3) 学科交叉与渗透更加普遍 0.3 近代化学的发展趋势（1）介观化学发展迅速粒子 膜 丝 管纳米宏观(宏观凝聚态)微观(原子、分子)介观(纳米材料) 介观材料在新材料、医药和生命科学中的各种用途 0.3 近代化学的发展趋势（2）表面化学越来越引起重视 多相化学反应总是在表面上进行，了解表面反应的实际过程，推动表面化学和多相催化的发展。 表面活性剂、表面膜的应用越来越广泛 0.3 近代化学的发展趋势（2）表面化学越来越引起重视各种新型的催化剂各种表面活性剂各种结构的表面膜分子筛各种纳米材料润湿剂洗涤剂起泡剂增溶剂乳化剂破乳剂消泡剂介孔材料渗透膜离子交换膜气体分离膜电子器件膜 0.3 近代化学的

6、发展趋势（3）学科的交叉和渗透更加普遍本专业之间相互渗透,无机化学和有机化学无明显的界限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化学生化学生 物学物学与其他专业相互渗透 0.3 近代化学的发展趋势（3）学科的交叉和渗透更加普遍 学科间相互渗透、相互结合，形成了许多极具生命力的边缘学科 化学与材料化学与环境化学与能源化学与生活化学与生命 0.4 物理化学的学习方法(2)注意逻辑推理的思维方法，反复体会感性认识和理性认识之间的相互关系。(3)抓住重点，认真做习题，学会解题方法。很多东西只有通过解题才能学到，不会解题，就不可能掌握物理化学。(4)课前自学，课后复习

7、，勤于思考，培养自学和自己获取知识的能力。(1)培养能用物理化学的观点和方法来看待和分析日常生活中所有与化学有关的现象。 0.5 物理量的表示与运算0.5.1 物理量的表示什么是物理量？ 凡是可以定量地描述的物理现象都是物理量，如温度、压力和体积等。 物理量一般都是可测的量，且具有可以进行数学运算的特性，可以用数学公式表示。 同一类物理量可以相加减，不同类物理量可以相乘除。 0.5 物理量的表示与运算0.5.1 物理量的表示用单个斜体的拉丁字母或希腊字母表示。例如: pVTUSm压力体积温度热力学能熵质量 黏度密度化学势能量反应进度 活度因子 0.5 物理量的表示与运算0.5.1 物理量的表示

8、 100 kPap 数值物理量32.8 mV 单位数值 单位0.28其单位为1物理量 AAA 物理量既可以用符号表示，也可以用数值与单位之积表示。例如，物理量 可以表示为A A是单位 A是数值 0.5 物理量的表示与运算 单位的表示一般用小写正体的拉丁字母表示。例如:33m s kg mol dm m米秒千克摩尔立方分米立方米K J V Pa KelvinJouleVoltPascal如果单位来自人名，则第一个字母用大写。例如： 0.5 物理量的表示与运算对数中的物理量对于Arrhenius经验式，取对数时表示为对数中是纯数，用物理量除以单位表示alnln EkAkARTaexpEkART方括

9、号中， 和 表示相应物理量的单位 k Aaln ln EkART 0.5 物理量的表示与运算表格中的物理量 表格中用纯数表示，在表头中用物理量与其单位的比值表示 实验编号 1 100 22.7 2 50 45.4/kPa100 p3 /dm22.7V100 kPap 3 22.7 dmV /kPap3/dmV 0.5 物理量的表示与运算坐标中的物理量 坐标轴是数轴，坐标轴也要用物理量与其单位的比值表示 V/dm3p/kPa5022.710025.4/kPa100 p3 /dm22.7V100 kPap 3 22.7 dmV 0.5.2 物理量的运算在运算物理量的方程时，必须代入完整的物理量 p

10、VnRT 有1 mol 理想气体，在298 K和100 kPa时，要计算气体所占有的体积。已知 nRTVp(1)118.314 J molKR方程代表物理量之间的关系30.0248 m111 mol 8.314 J molK298 K100 kPa数值和单位都要运算 0.5.2 物理量的运算在运算物理量的方程时，必须代入完整的物理量 pVnRT 有1 mol 理想气体，在298 K和100 kPa时，要计算气体所占有的体积。已知118.314 J molKR方程代表物理量之间的关系全部用SI单位，运算式可以简单一点 nRTVp(2)30.0248 m331 8.314 298 m100 10 0.5.2 物理量的运算在运算物理量的方程时，必须代入完整的物理量 pVnRT 有1 mol 理想气体，在298 K和100 kPa时，要计算气体所占有的体积。已知118.314 J molKR方程代表物理量之间的关系全部用数值运算0.0248113/mol/(J molK )