物理化学课件：第0章-绪论

1、2022/8/7 物理化学绪论 “物理化学” 你未来的良师益友2022/8/7课程简介有关数学知识的复习有关气体知识的复习绪 论2022/8/7 课程简介物理化学的研究对象和内容物理化学的研究方法物理化学的建立与发展近代化学的发展趋势和特点物理化学课程的学习方法2022/8/71、什么是物理化学 物理化学是从物质的物理现象和化学现象的联系入手，来探求化学变化及相关的物理变化基本规律的一门科学。 -付献彩-2022/8/7什么是物理化学 Physical chemistry is the branch of chemistry that establishes and develops the

2、principles of the subjects. Its concepts are used to explain and interpret observations on the physical and chemical properties of matter. Physical chemistry is also essential for developing and interpreting the modern techniques used to determine the structure and properties of matter, such as new

3、synthetic materials and biological macromolecules.-Atkins-2022/8/7什么是物理化学 以物理的原理和实验技术为基础，研究化学体系的性质和行为，发现并建立化学体系的特殊规律的学科。 - 中国大百科全书（唐有祺）-2022/8/72、物理化学的研究内容研究内容：(1) 化学变化的方向和限度问题 化学热力学(2) 化学反应的速率和机理问题 化学动力学(3) 物质性质与结构的关系问题 结构化学2022/8/7本课程的讲授内容 热力学第一定律热力学第二定律多组分系统热力学相平衡化学平衡统计热力学初步7、8、9 电化学(三章）10、11 化学动

4、力学（两章）12. 表面物理化学13. 胶体分散系统和大分子溶液2022/8/73. 物理化学的研究方法物理化学是化学学科中的一个重要分支，是化学科学的理论基础。化学反应压力p体积V温度T能量转化总结规律伴随着物理化学变化热光电2022/8/7（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。（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。物理化学的研究方法2022/8/7热力学方法：物理化学的研究方法 以众多质点组成的宏观体系作为研究对象，以两个经典热力学定律为基础，用一系列热力学函数

5、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。经典热力学方法只适用于平衡体系。2022/8/7 物理化学的研究方法热力学方法的特点：概括大量经验事实，归纳成定律，从特殊到一般，解决具体实际问题。具有高度的普遍性，结论十分可靠。方法简便，不必知道变化的细节，也不必知道体系内部粒子的结构，只需知道变化的初始状态和终了状态 ，就可以解决问题。局限性：不知道反应的机理、速率和微观性质。 只讲可能性，不讲现实性。2022/8/7统计力学方法：物理化学的研究方法 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的宏观性质。量子力学方法： 用量子力学的基

6、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，从而指示物性与结构之间的关系。2022/8/7第一阶段：1887 - 1920 s 化学平衡和化学反应速率的唯象规律的建立19世纪中叶:热力学第一定律和热力学第二定律的提出1850： Wilhelmy 第一次定量测定反应速率1879： 质量作用定律建立1889： Arrhenius 公式的建立和活化能概念的提出1887： 德文“物理化学”杂志创刊1906 - 1912： Nernst热定理和热力学第三定律的建立4. 物理化学的建立与发展2022/8/7第二阶段：1920 s - 1960 s： 结构化学和量子

7、化学的蓬勃发展和化学变化规律的微观探索1926 量子力学建立; 1927 求解氢分子的薛定谔方程;1931 价键理论建立; 1932 分子轨道理论建立;1935 共振理论建立; 1918 提出双分子反应的碰撞理论;1935 建立过渡态理论; 1930 提出链反应的动力学理论.物理化学的建立与发展2022/8/7物理化学的建立与发展第三阶段：1960 s -：(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2022/8/7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

8、本质和结构与物性的关系。(1) 从宏观到微观2022/8/7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，了解 表相反应的实际过程，推动表面化学和多相催化的发展。 (2) 从体相到表相2022/8/7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2022/8/7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、地球化学、天体化学、计算化学、金属有机化学、物理有机化学

9、等。(4) 从单一学科到交叉学科2022/8/7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2022/8/7催化基础的研究；原子簇化学的研究；分子动态学的研究；生物大分子和药物大分子的研究。6.目前化学研究的前沿阵地：2022/8/7第一环节：认真听课预习。认真听课：注意以下三点 基本概念； 公式推导过程和公式的限制条件； 基本概念和公式如何在例题中应用。作好笔记。7. 如何学好物理化学2022/8/7第二环节：课后复习和做习题复习：整理

10、和补充笔记，注意及时总结做习题： 规律：一看、二仿、三做。如何学好物理化学2022/8/78.有关课程的几点具体要求：（1）参考书傅献彩,沈文霞,等. 物理化学(第五版). 北京: 高等教育出版社,天津大学物理化学教研室编. 物理化学（第五版）. 北京：高等教育出版社，2001. 胡英主编，吕瑞东，刘国杰，叶汝强等编. 物理化学（上、中、下，第四版）. 北京：高等教育出版社，1999. 姚允斌等编. 物理化学教程（修订本）.长沙：湖南教育出版社，1991. P. W. Atkins. Physical Chemistry. 5th ed., Oxford Press, 1994. IRA. N

11、. Levine. Physical Chemistry. 4th ed., McGraw-Hill, 1995. G. M. Barrow. Physical Chemistry. 6th ed., McGraw-Hill, 1996. R.A. Alberty. Physical Chemistry. 6th ed., John Wiley & Sons 19832022/8/7（4）总结：每章内容讲完之后，有一次小结 和讨论课。（2）作业：每章交一次，两周后交。 （3）答疑 时间方式灵活安排。有关课程的几点具体要求：2022/8/7（6）成绩评定： 平时成绩：20% 期末考试：80%（5

12、）考试： 没有期中考试，期末考试（综合内容）有关课程的几点具体要求：2022/8/7二、有关数学知识的复习函数：Z = f(x,y) 如理想气体的压力、温度和体积三个物理量中： p=f1(T,V), 压力是温度和体积的函数 V=f2(T,p), 体积是温度和压力的函数 T=f3(p,V), 温度是压力和体积的函数2022/8/7 偏微商的物理意义：如 p=f (T,V)注意：其意义是变化率而不是变化值; 其几何意义是变化曲线的斜率.表示等容条件下 p随T的变化率; 表示等温条件下 p随V的变化率;pT(p/T)VpV(p/V)T2022/8/7其物理意义： p是一个状态函数，dp只与始、终态有关，而与途径无关。全微分: 若 p = f(T,V)2022/8/75.欧拉循环关系式与求导次序无关 全微分的性质：2022/8/71-1 理想气体1. 理想气体状态方程R = 8.314 J.mol.K-1 = 1.987cal. K-1.mol-1 = 0.08206 atm.L. K-1.mol-1三、有关气体知识的复习2022/8/7此定义既适用于理想气体也适用于实际气体在气体混合物中pB : 气体B的分压 p： 混合气体的总压xB: 气体B在混合气中的摩尔分数2