材料物理化学-绪论

物理化学湖南大学材料科学与工程学院课程电子教案高朋召制作2023/2/41X射线分析技术及其最新进展-翁林红

绪论0.1物理化学的内容和任务0.2物理化学的发展简史0.3物理化学的研究方法0.4物理化学的学习方法2023/2/42X射线分析技术及其最新进展-翁林红定义

是化学学科中的一个重要学科，它借助数学、物理学等基础学科的理论及其提供的实验手段研究化学学科中的原理和方法，研究化学体系行为最一般的宏观、微观规律和理论的学科，是化学的理论基础。总之，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，从而探求化学变化中具有普遍性的基本规律。在实验方法上主要采用物理学中的方法。0.1物理化学的内容和任务2023/2/43X射线分析技术及其最新进展-翁林红0.1物理化学的内容和任务

研究物理化学的目的，总的来说是为了解决生产实际和科学实验中化学提出的理论问题，揭示化学变化的本质，从而使化学能更好的为生产实际服务。物理化学研究三个方面的内容：(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 (3)物质的性质与其结构之间的关系问题2023/2/44X射线分析技术及其最新进展-翁林红0.2物理化学的发展简史

物理化学的发展大致分为三个阶段：（1）十九世纪中叶的形成：

从1887年俄国科学家WOstwald（1853～1932，后加入德国籍）和荷兰科学家JHvan’tHoff(1852～1911)合办的第一本德文“物理化学杂志”创刊到20世纪20年代，以化学热力学理论的成熟和宏观化学反应速率的建立为特征，这一时期主要借助于物理学中的力学、热学及气体分子运动论来解决化学平衡和反应速率问题。

WOstwald(1853～1932)

JHvan’tHoff(1852～1911)2023/2/45X射线分析技术及其最新进展-翁林红0.2物理化学的发展简史

（2）20世纪的迅速发展：

20世纪20年代至60年代，随着物理学中原子结构理论的创立，X射线的发现及量子力学的创立，尤其是1927年Heitler和London用量子力学处理氢分子问题，开创了物理化学进入物质微观结构及化学反应的基元反应速率理论的探索阶段，如提出化学键理论、化合物的微观结构、电解质与非电解质的微观结构模型、燃烧爆炸的链反应机理及一些催化反应机理、电极过程的氢超电势理论等。K系特征X射线强度K2和n—常数，n约为1.5~1.7;V和Vk—分别为工作电压和K系X射线激发电压I—管电流2023/2/46X射线分析技术及其最新进展-翁林红0.2物理化学的发展简史（3）21世纪的新台阶从20世纪60年代至今，随着计算机、波谱仪器、扫描隧道显微镜、原子力显微镜、电子技术、激光技术等不断更新和发展，极大地促进物理化学向纵深发展。研究工作由分子的稳态、基态向瞬态、激发态发展；由单一分子结构向分子间的相互作用细节发展；由体相向界面相发展；由化学体系扩展到生物化学体系以及远离平衡态的耗散结构等发展。研究工作进入到分子水平，使物理化学学科迈上了一个新台阶。2023/2/47X射线分析技术及其最新进展-翁林红0.3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。（2）物理化学的研究方法，除必须遵循一般的科学方法外，由于研究对象的特殊性，还有其特有的研究方法，这些方法是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。2023/2/48X射线分析技术及其最新进展-翁林红0.4物理化学的研究方法

热力学方法：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。

统计力学方法：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：用量子力学的基本方程（ESchrödinger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。2023/2/49X射线分析技术及其最新进展-翁林红0.4物理化学的学习方法(1)注意逻辑推理的思维方法，反复体会感性认识和理性认识的相互关系。(2)抓住重点，自己动手推导公式。(3)多做习题，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