物理化学天津大学 绪论

1、编辑ppt10.1 物理化学物理化学 一门无处不在的学科一门无处不在的学科 化学是自然科学中的一门重要学科，是研究物质的化学是自然科学中的一门重要学科，是研究物质的组成、性质与变化的科学。组成、性质与变化的科学。 由于化学研究的内容几乎涉及到物质科学和分子科由于化学研究的内容几乎涉及到物质科学和分子科学的所有方面，因而近年来开始被人们称之为学的所有方面，因而近年来开始被人们称之为“中心科中心科学学”。 物理化学是化学的理论基础，概括地说是用物理的物理化学是化学的理论基础，概括地说是用物理的原理和方法来研究化学中最基本的规律和理论，它所研原理和方法来研究化学中最基本的规律和理论，它所研究的是普遍

2、适用于各个化学分支的理论问题，所以物理究的是普遍适用于各个化学分支的理论问题，所以物理化学曾被称为理论化学。化学曾被称为理论化学。 绪论绪论编辑ppt2 物理化学形成于十九世纪下半叶，那时的资本主义在物理化学形成于十九世纪下半叶，那时的资本主义在蒸汽机的带动下驶入了快速行进的轨道，科学与技术都在蒸汽机的带动下驶入了快速行进的轨道，科学与技术都在这一时期得到了高度发展，自然科学的许多学科，包括物这一时期得到了高度发展，自然科学的许多学科，包括物理化学，都是在这一时期发展建立起来的。理化学，都是在这一时期发展建立起来的。 十八世纪中叶罗蒙诺索夫首先提出十八世纪中叶罗蒙诺索夫首先提出物理化学物理化学

3、一词；一词； 1887年年 Ostwald(德德)和和 Vant Hoff(荷荷)创办创办 。 从此从此“物理化学物理化学”这个名词逐渐被普遍采用。这个名词逐渐被普遍采用。编辑ppt3化学从一开始就与工业生产、国民经济紧密相联。化学从一开始就与工业生产、国民经济紧密相联。 例如：钢铁的冶炼；例如：钢铁的冶炼； 煤炭燃烧产生能量带动蒸汽机的运转。煤炭燃烧产生能量带动蒸汽机的运转。 这些推动人类历史发展的重要动力都是通过化学反应这些推动人类历史发展的重要动力都是通过化学反应来实现的。来实现的。人们最关心的化学问题：人们最关心的化学问题： 怎样通过化学反应来怎样通过化学反应来生产产品生产产品和和获取

4、能量？获取能量？ 这正是物理化学所研究的基本问题。这正是物理化学所研究的基本问题。编辑ppt4经典物理化学的核心是经典物理化学的核心是化学热力学化学热力学和和化学动力学化学动力学。热力学第一定律热力学第一定律能量转化守恒的定律。能量转化守恒的定律。可用于计算化可用于计算化 学反应在特定条件下进行时，放出或学反应在特定条件下进行时，放出或吸收的能量；吸收的能量；热力学第二定律热力学第二定律过程进行方向和限度的判据。过程进行方向和限度的判据。可用于可用于计算判断化学反应进行的方向和限度，计算判断化学反应进行的方向和限度，反应的最终转化率为多少；反应的最终转化率为多少；化学动力学化学动力学研究化学反

5、应速率的科学。研究化学反应速率的科学。揭示化学反应揭示化学反应进行的快慢，研究影响反应速度的因进行的快慢，研究影响反应速度的因素，帮助人们经济合理地利用化学反素，帮助人们经济合理地利用化学反应来生产产品或获取能量。应来生产产品或获取能量。编辑ppt5 物理化学从它被建立起就被广泛地用于工业生产和物理化学从它被建立起就被广泛地用于工业生产和科学研究，发挥了巨大的理论指导作用。科学研究，发挥了巨大的理论指导作用。 二次世界大战以后石油工业迅速发展，促进了物理二次世界大战以后石油工业迅速发展，促进了物理化学在化学在催化催化、表面化学表面化学和和电化学电化学等领域的发展和应用。等领域的发展和应用。 反

6、过来，工业技术和其它学科的发展，特别是电子反过来，工业技术和其它学科的发展，特别是电子技术及各种物理测试手段的出现，反过来都极大地促进技术及各种物理测试手段的出现，反过来都极大地促进了物理化学的发展。了物理化学的发展。 人类对自然界的好奇与探索是永无止境的，人们从人类对自然界的好奇与探索是永无止境的，人们从未满足过在宏观上对化学反应规律的认识，一直在努力未满足过在宏观上对化学反应规律的认识，一直在努力探索和揭示化学变化在微观上的内在原因，探知分子、探索和揭示化学变化在微观上的内在原因，探知分子、原子的结构及运动与化学反应的关系，这促成了物理化原子的结构及运动与化学反应的关系，这促成了物理化学的

7、又一个分支学的又一个分支结构化学结构化学与与量子力学量子力学的发展。的发展。 编辑ppt6 量子力学量子力学的发展不仅使人们对微观世界的认识更加的发展不仅使人们对微观世界的认识更加深入，深入，而且它彻底改变了世界的面貌，它比历史上任何而且它彻底改变了世界的面貌，它比历史上任何一种理论都引发了更多的技术革命。一种理论都引发了更多的技术革命。 核能、计算机技术、新材料、新能源技术、信息技核能、计算机技术、新材料、新能源技术、信息技术术，这些都在根本上和量子论密切相关。这些都在根本上和量子论密切相关。 在在化学、物理、材料、生物、医药化学、物理、材料、生物、医药等几乎所有学科领等几乎所有学科领域中被

8、广泛使用的域中被广泛使用的现代光谱、能谱等现代光谱、能谱等尖端分析技术，其理尖端分析技术，其理论基础都是建立在量子力学之上的。人们在赞美仪器的精论基础都是建立在量子力学之上的。人们在赞美仪器的精密和技术的先进时，往往忘记了它来源于物理化学的巨大密和技术的先进时，往往忘记了它来源于物理化学的巨大贡献。贡献。 有人惊呼物理化学已经成为有人惊呼物理化学已经成为“消失于无处不在的学科消失于无处不在的学科”。编辑ppt7 化学热力学化学热力学 （宏观的方法）（宏观的方法） 量子力学量子力学 （微观的方法）（微观的方法）统计力学统计力学如何将宏观与微观世界联系起来？如何将宏观与微观世界联系起来？ 统计热力

9、学从微观层次阐明了热力学、动力学的基统计热力学从微观层次阐明了热力学、动力学的基本定律和热力学函数的本质以及化学系统的性质和行为，本定律和热力学函数的本质以及化学系统的性质和行为，不仅使人们对物质本质及化学过程的认识大大深化，并不仅使人们对物质本质及化学过程的认识大大深化，并使计算化学有了飞跃的发展，为人们实现通过计算代替使计算化学有了飞跃的发展，为人们实现通过计算代替实验来研究化学的梦想打下了基础、打开了大门。实验来研究化学的梦想打下了基础、打开了大门。 编辑ppt8化学热力学、化学动力学、量子力学、统计力学化学热力学、化学动力学、量子力学、统计力学 构成物理化学的四大基础构成物理化学的四大

10、基础n上册上册n第一章第一章 气体的气体的pVTpVT关系关系n第二章第二章 热力学第一定律热力学第一定律n第三章第三章 热力学地二定律热力学地二定律n第四章第四章 多组分热力学多组分热力学n第五章第五章 化学平衡化学平衡n第六章第六章 相平衡相平衡n下册下册n第七章第七章 电化学电化学n第八章第八章 量子力学基础量子力学基础n第九章第九章 统计热力学初步统计热力学初步n第十章第十章 界面现象界面现象n第十一章第十一章 化学动力学化学动力学n第十二章第十二章 胶体化学胶体化学 编辑ppt9 在化学已渗透到几乎所有物质学科领域的今天，人在化学已渗透到几乎所有物质学科领域的今天，人们几乎无时无刻不

11、在使用着物理化学的基本原理和强有们几乎无时无刻不在使用着物理化学的基本原理和强有力的实验方法，力的实验方法，物理化学已成为一门无处不在的学科，物理化学已成为一门无处不在的学科，成为所有与化学有关的人们的共同语言。成为所有与化学有关的人们的共同语言。0.2 学习物理化学的要求及方法学习物理化学的要求及方法（1）要站在学科的高度纵观物理化学的主要线条；）要站在学科的高度纵观物理化学的主要线条；（2）要认真对待每一个具体的基本概念和公式定理；）要认真对待每一个具体的基本概念和公式定理；（3）要领会物理化学解决实际问题的科学方法。）要领会物理化学解决实际问题的科学方法。 编辑ppt100.3 物理量的表示及运算物理量的表示及运算 1) 物理量物理量X包括数值和单位包括数值和单位 例：例：T 298 K p 101.325 kPa 同量纲的可用，运算同量纲的可用，运算 物理量数值物理量数值 单位单位1. 物理量的表示物理量的表示(数值为没有单位的纯数数值为没有单位的纯数)2) 作图列表时应用纯数作图列表时应用纯数例：以例：以 lnp 1/T 作图作图ln(p/kPa)K/T编辑ppt11计算时先写出量方程式，再代入数值和单位计算计算时先写出量方程式，再代入数值和单位计算 13133moldm422molm1032