物理化学发展概况ppt课件

1、 物理化学开展概略 The physics chemistry development general situation一、概述1.什么是物理化学？ 对“物理化学解释是：物理化学有时亦称“实际化学。它是运用物理学原理和方法，研讨有关化学景象和化学过程的一门科学。 物理化学是介于物理与化学的中间学科，作为化学的实际根底，又称实际化学，属于化学的一个分支二级学科，是化学的根底学科。化学是中心科学 物理化学是化学的灵魂2.物理化学的研讨内容 以热力学根本定律为实际根底，研讨宏观化学体系在气态、液态、固态、溶解态以及高分散形状的平衡物理化学性质及其规律性。 属于这方面的分支学科有化学热力学、溶液、胶

2、体和外表化学。 目前，普通公认“物理化学的研讨内容大致可以概括为三个方面： 化学体系的宏观平衡性质化学体系的微观构造和性质化学体系的动态性质 以量子实际为实际根底，研讨原子和分子的构造，物体的体相中原子和分子的空间构造、外表相的构造，以及构造与物性的规律性。 属于这方面的分支学科有构造化学和量子化学。 研讨由于化学或物理要素的扰动而引起体系中发生的化学变化过程的速率和变化机理。 属于这方面的分支学科有化学动力学、催化、光化学和电化学。 1752年，俄国的化学家罗蒙诺索夫第一个提出了物理化学这一词：“物理化学是一门学科，它根据物理学的原理和实验来阐明在复杂物质中经化学处置后所发生的各种变化。M.

3、B.OMOHOCOB (1711-1765) 俄国化学家，物理学家，哲学家，俄国唯物主义哲学和自然科学的奠基者。 1745年，被聘为彼得堡科学院院士，成为第一位俄罗斯本人的科学院院士。 1760年，瑞典科学院推举罗蒙诺索夫为科学院声誉院士 1.物理化学的构成二、物理化学的构成与开展 19 世纪的中后期，大规模的工业消费推进着自然科学的各个学科迅猛开展。同时，原子-分子学说、气体分子运动论和元素周期律曾经确立，化学中积累的大量阅历资料还需求进一步总结归纳。这时，物理化学开场构成。 1887年，德国化学家奥斯特瓦尔德和荷兰化学家范特霍夫共同兴办了德文的，标志着物理化学作为一门学科的正式构成。 在的

4、创刊号上，摘要发表了瑞典化学家阿仑尼乌斯 的“电离学说，这三人都是物理化学的重要奠基人，由于他们对物理化学的杰出奉献和研讨任务中的亲密协作关系，被称为“物理化学三剑客。 德国化学家，1909年获诺贝尔化学奖。 瑞典化学家，1903年获诺贝尔化学奖。Wilhelm Ostwald1853-1932 荷兰化学家，1901年获诺贝尔化学奖。S.A.Arrhenins(1859-1927)J.H.Vant Hoff (1852-1911)2.物理化学的开展 20世纪以来，由于近代物理学的出现，物理化学如虎添翼得到了迅猛开展。并逐渐构成了以化学热力学、化学动力学，电化学和量子化学为根底实际体系的重要学科

5、。 据资料统计，20世纪中诺贝尔化学奖获得者，大部分是从事物理化学领域研讨的科学家。 1901年 J.H.Vant Hoff1903年 S.A.Arrhenins1908年 E.Rutherford1909年 W.Ostwald1911年 M.S.Curie1913年 A.Alfred Werner1914年 T.W. Richards 1918年 F.Fritz Haber1920年 W.H.Nernst1922年 F.W. Aston1925年 R.A.Zsigmondy 1921年 F.Sorby1926年 T.Svedberg1932年 I.Langnuir1934年 H.C.Urey

6、 1935年 J.F.J.Curie I.J.Curie 1936年 P.J.W.Debye1943年 G.VonHevesy1944年 O.Hahn1948年 A.W.K.Tiselius1949年 W.F.Giauque 1956年 N.Senyonov S.C.Hinshelwood1961年 M.Calvin 1966年 R.S.Mulliken1967年 M.Eigen R.W.Norrish C.Porter 1968年 L.Onsager1981年 福井谦一 R.Hoffmann1982年 A.Klug1971年 G.herzberg 1983年 H.Taube 1985年 H.

7、A.Hauptman J.M.Karle1986年 D.R.Hercshbach 李远哲 J.C.Polanyi 1887年，自物理化学作为一门学科的正式构成后，大体经过了三个时期的开展。化学热力学时期 19世纪中后期到20世纪初，物理化学家把热力学第一定律、第二定律被广泛运用于各种化学体系进展研讨，促使化学热力学蓬勃开展。 1867年，美国物理化学家Gibbs 经过对对多相平衡体系的研讨提出了相律。 1901年12月10日，荷兰化学家Vant Hoff的研讨成果和，使其获得首届诺贝尔化学奖。 1903年，瑞典化学家S.A.Arrhenins提出电离学说，导出阿仑尼乌斯公式，并建立了活化分子和

8、活化能的概念 ，获得首届诺贝尔化学奖。 1906年，美国化学家Lewis提出处置非理想体系的逸度和活度概念以及测定方法。此时期，化学热力学的全部根底曾经具备。 化学动力学虽然获得了这样一些成果，但分开彻底了解化学反响的规律，还有很大的间隔。 化学动力学的研讨与开展不象化学热力学那样开展迅猛，其继续时间较长。 19世纪中C.M.古尔德贝格和P.瓦格提出的质量作用定律：化学反响速率与反响物的有效质量成正比。 美国化学家A.H.Zewail用飞秒激光技术研讨超快过程和过渡态，1999年获诺贝尔化学奖。 Vant Hoff的推导出反响速率公式，从而可以测定反响级数，1901年获诺贝尔化学奖。 N.Se

9、menov的化学链式反响实际，1956年获诺贝尔化学奖。 李远哲与D.R.Herschbach微观反响动力学的研讨，开展了交叉束方法，并运用于化学反响研讨，1986年获诺贝尔化学奖。 1966年，德国化学家 M.Eigen 提出了驰豫法研讨快速的化学反响。 20世纪初，随着量子力学的兴起，构造化学、量子化学得到了蓬勃开展，使物理化学研讨已深化到微观的原子和分子世界，改动过去人们了对分子内部构造的复杂性茫然无知的情况。物质构造时期量子力学的兴起 19世纪末，人们在进一步调查光波与粒子的相互作用时，遇到了无法解释的难题。 例如：黑体辐射(Blackbody radiation)、光电效应实验(Ph

10、otoemission experiment)等问题。 1900年Max Planck导出黑体辐射公式，并提出了能量量子化概念，开辟了旧量子论开展的时代。 1905年Albert Einstein提出了光子论；并创建了“狭义相对论，建立了“广义相对论，开展了量子实际。 1924年，de broglie以为，Einstein在狭义相对论中给出的光子动量p与能量E的关系式对粒子同样成立，提出了 de Broglie 假设。 1926年Erwin Schrdinger建立了非相对论的动摇方程。 1927年Davisson与Germer运用Ni晶体胜利地进展了电子散射实验；并证明微观粒子电子的运动具有

11、动摇性。 1927年，Walter Heitler和Fritz London用量子力学对氢分子问题进展处置，为共价键概念提供了实际根底。 1928年，Muliken提出了分子轨道实际。 1928年，Paul Dirac 建立了著名的Dirac方程。 1927年，在Einstein相对论的启发下，W.Karl Heisenberg在其一文中提出，“微观粒子的动量与位置不能够同时被测准测不准关系。现代化学键实际的产生 1931年，美国化学家L.V.Pauling和J.C.Slater把W.Heitler和F.London用量子力学处置氢分子的方法推行到其他双原子分子和多原子分子，构成了化学键的价键

12、法。 同时，W.E.Pauli提出了杂化轨道的概念。 1932年，在 Muliken的分子轨道实际根底上，德国著名化学家 Hckel 提出的简单分子轨道实际。 1952年，日本化学家福井谦一提出前沿前线轨道实际。 1969年，美国化学家Roald Hoffmann提出分子轨道对称守恒原理。 MO method 和 VB method 是现代化学键实际重要内容。 1928年，Heisenberg的学生 F.Bloch 提出的金属键周期势场模型；并在此根底上，开展构成了固体能带实际。 在 MO 实际和 VB 实际开展的同时，其它有关物质构造的实际也在迅猛开展。 例如： 1929年，Bethe 和

13、Van Vlack提出晶体场实际，后与分子轨道实际结合，开展成配位场实际。现代化学键实际的构成 构造化学构成 量子力学的兴起 量子化学构成计算化学Computational chemistry时期 20世纪60年代，随着大容量高速电子计算机的开展，物理化学的新生长点诞生量子化学计算方法的研讨。其中严厉计算的从头算方法、半阅历计算的全略微分重叠和间略微分重叠等方法的出现，扩展了量子化学的运用范围，提高了计算精度。 计算化学的开展，使定量的计算扩展到原子数较多的分子，并加速了量子化学向其它学科的浸透。 19281933年，许莱拉斯、詹姆斯和库利奇计算 He、H2，得到了接近实验值的结果。70 年代

14、又对它们进展更准确的计算，得到了与实验值几乎完全一样的结果。 美国化学家理查德R施罗克(Richard R. Schrock )其研讨主要从有机化学及无机化学的角度研讨高氧化态金属配合物、相关的催化反响及其催化机理。因其在烯烃复分解 以色列化学家阿龙切哈诺沃(Aaron Ciechanover)、阿夫拉姆赫什科(Avram Hershko)和美国化学家欧文罗斯Irwin Rose，在20世纪7080年代发现泛素调理的蛋白质降解，提示了泛素调理的蛋白质降解机理，指明了蛋白质降解研讨的方向，成为2004年诺贝尔化学奖获得者。 美国化学家罗杰科恩伯格(Roger D.Kornberg)经过一系列的转

15、录相关复合物RNA聚合酶II、模板DNA、合成出的mRNA、核苷酸、调控蛋白的晶体构造，从分子程度上协助人们深化地了解真核转录的分子机制。成为2006年诺贝尔化学奖获得者。反响的奉献，成为2005年诺贝尔化学奖获得者之一。三、由化学开展史所得到的几点启示1.以量求质的研讨方法是推劝化学开展的重要的科学方法 1772年 A.L.Lavoisier经过实验实验证明了燃素说的错误； 1789年A.L.Lavoisier在中明确提出质量守恒定律； A.L.Lavoisier的化学研讨业绩，推翻了统治化学实际达百年之久的燃素说，建立了以氧为中心的熄灭实际；创建了化学物质分类的新体系；推进了化学实验和定量研讨，为近代化学的开展奠定了重要的根底。 因此，后人评论A.L.Lavoisier说：“他是一个明确提出把量作为衡量尺