物理化学绪论

物理化学陈桂芳音头采用高性能钕铁硼磁体和双膜球顶音膜，灵敏度高利用物理化学中的凝固点降低原理、二组分体系相图并巧妙的设计了一个电解槽装置才攻克了制备的难关

血液：血液细胞+血浆。细胞内的溶液与细胞外的血浆必须各自维持一定浓度。人在输液时,进入血浆的溶液与血浆具有相等的渗透压,称为等渗溶液,就生理盐水而言,其质量分数为0.9%

。等渗溶液浓度的计算依据稀溶液的范特霍夫渗透压公式:∏=cRT谚语云：卤水点豆腐，一物降一物。胶体聚沉的机制

为什么豆浆遇到一点卤水(主要含有MgCl2)就会变成豆腐呢?豆浆：大量蛋白质,外表带有负电荷并在外表有水膜生成;这种蛋白质溶液具有胶体的性质。在豆浆中加进卤水后,由于离子与水的结合作用,蛋白质颗粒的水膜首先遭到破坏,然后Mg2+中和蛋白质的电性,进而发生蛋白质分子大团聚的过程,这就形成了豆腐。热与功的转化:空调制冷致热稀溶液依数性:“冰灾的时候为什么向公路上撒盐？〞利用凝固点下降原理，将NaCl和冰〔或雪〕混合，可以使温度降低到251K。CaCl2与冰〔或雪〕混合，可以使温度降低到218K。冬季建筑施工时，为保证施工质量，常在浇注混凝土时参加盐类，且加CaCl2效果较好。〔降低混凝土的固化温度，相同浓度下CaCl2所含质点较多。〕润湿问题:超疏水性材料如荷叶,海豚皮肤,自清洁涂料等等;超亲水性材料如玻璃,超吸水性树脂和超吸油性树脂

接触角与润湿作用完全不润湿

不润湿

能润湿

完全润湿外表的防水与自洁作用莲花效应外表的防水与自洁作用外表的防水与自洁作用超疏水状态不沾油抹布不沾锅水在超疏水外表石材外表的疏水作用和保护外表的防水与自洁作用外表的防水与自洁作用建筑自洁玻璃纳米自洁釉超临界流体萃取是别离科学中有划时代意义的科技进步，然而这一高新技术是物理化学中临界状态、溶解度定律、二相平衡的分配定律及焦尔一汤姆生效应这些根本内容相结合而成。纳米反响器:化学家利用物理化学中胶体章节具有纳米尺度的反胶束油包水作为纳米反响器，在这种软模板中合成了各种无机、有机、高分子纳米粒子。高催化活性的空心纳米反响器相图是一个具有丰富内容的信息库。有人称“相图是材料研究的拐棍〞,至今在发现新材料如导电陶瓷、微波材料、磁性材料等方面是不可缺少的手段。绪论§0.1物理化学的建立与发展§0.2物理化学的目的与内容§0.3物理化学的研究方法§0.4物理化学课程的学习方法§0.5关于物理量的表示与运算“燃素说〞“能量守恒与转化定律〞可燃的要素是一种气态的物质，存在于一切可燃物质中，这种要素就是燃素〔phlogiston〕；燃素在燃烧过程中从可燃物中飞散出来，与空气结合，从而发光发热，这就是火§0.1物理化学的建立与开展LOGO1ppt化学反响过程中的能量关系化学反应的规律化学亲和力化学平衡化学现象电现象物理化学十八世纪开始萌芽：§0.1物理化学的建立与开展LOGO1ppt电离学说原子分子理论热力学第一、第二定律量子力学化学元素周期律质量作用定律物理化学§0.1物理化学的建立与开展LOGO1ppt十八世纪中叶俄国科学家罗蒙诺索夫(1711-1765)最早使用“物理化学〞这一术语。罗蒙诺索夫§0.1物理化学的建立与开展§0.1物理化学的建立与开展1887年德国科学家W.Ostwald(奥斯特瓦尔德)和荷兰科学家J.H.van’tHoff(范霍夫)合办的“物理化学杂志〞(德文〕创刊。<<JournalofPhysicalChemistry>>

W.Ostwald(1853～1932)

J.H.van’tHoff(1852～1911)§0.1物理化学的建立与开展20世纪前期迅速开展界面化学热化学电化学化学热力学物理化学溶液化学胶体化学化学动力学催化化学量子化学结构化学

新测试手段和新数据处理方法不断涌现

形成了许多新的分支领域，如：§0.1物理化学的建立与开展20世纪中叶后开展趋势和特点：(1)从宏观到微观(2)从体相到表相(4)从定性到定量(5)从单一学科到边缘学科(6)从平衡态的研究到非平衡态的研究(3)从静态到动态§0.1物理化学的建立与开展

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本质和结构与物性的关系。(1)从宏观到微观宏观(看得见的物体)介观(纳米材料)微观(原子、分子)粒子膜丝管纳米§0.1物理化学的建立与开展(2)从体相到表相在多相系统中，化学反响总是在表相上进行。随着测试手段的进步，了解表相反响的实际过程，推动外表化学和多相催化的开展。§0.1物理化学的建立与开展(3)从静态到动态

热力学研究方法是从静态利用热力学函数判断变化的方向和限度，但无法给出变化的细节。激光技术和分子束技术的出现，可以真正地研究化学反响的动态问题。分子反响动力学已成为非常活泼的学科。§0.1物理化学的建立与开展(4)从定性到定量随着计算机技术的飞速开展，大大缩短了数据处理的时间，并可进行自动记录和人工拟合。使许多以前只能做定性研究的课题现在可进行定量监测，做原位反响，如：

利用计算机还可以进行模拟放大和分子设计。化学分析电子光谱学核磁共振

傅立叶转换红外线光谱FT-IRNMRESCA§0.1物理化学的建立与开展(5)从单一学科到边缘学科

化学学科内部及与其他学科相互渗透、相互结合，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形成了许多极具生命力的边缘学科，如：§0.1物理化学的建立与开展

平衡态热力学只研究平衡态和可逆过程的系统，主要研究封闭系统或孤立系统。(6)从平衡态的研究到非平衡态的研究

对处于非平衡态的敞开系统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。这个学科分支成为当前理论化学的研究前沿之一。§0.2

物理化学的目的和内容什么是物理化学?化学反响原子、分子间的别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不可分相态变化§0.2

物理化学的目的和内容物理化学用物理的理论和实验方法研究化学变化的本质与规律物理现象化学现象什么是物理化学?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，借助数学和物理学的理论从而探求化学变化中具有普遍性的包含宏观到微观的根本规律。在实验方法上主要采用物理学中的方法。作为化学的理论根底，物理化学主要由化学热力学、化学动力学、结构化学三大支柱组成。§0.2

物理化学的目的和内容33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；煤炭燃烧产生能量带动蒸汽机的运转。这些推动人类历史开展的重要动力都是通过化学反响来实现的。人们最关心的化学问题：怎样通过化学反响来生产产品和获取能量？——这正是物理化学所研究的根本问题。§0.2

物理化学的目的和内容目的物理化学主要是为了解决生产实际和科学实验中向化学提出的理论问题，揭示化学变化的本质，更好地驾驭化学，使之为生产实际效劳。如有机化学家应用动力学探索反响机理，应用结构化学知识研究反响中间体的结构和稳定性；无机化学家应用热力学原理研究无机材料的性质及稳定性；分析化学家应用光谱分析确定未知样品的组成。§0.2

物理化学的目的和内容LOGO1ppt化学热力学研究化学变化过程（包括相变过程）的能量转换及化学变化的方向和限度问题；化学动力学研究化学反应的速率和机理问题及影响速率的因素结构化学物质的性质与其结构之间的关系问题§0.2

物理化学的目的和内容上册第一章气体第二章热力学第一定律第三章热力学第二定律第四章多组分系统热力学及其在溶液中的应用第五章相平衡第六章化学平衡第七章统计热力学根底下册第八章电解质溶液第九章可逆电池的电动势及其应用第十章电解与极化作用第十一章化学动力学根底〔一〕第十二章化学动力学根底〔二〕第十三章外表物理化学第十四章胶体分散系统和大分子溶液章节目录〔1〕遵循“实践—理论—实践〞的认识过程，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。如从理想气体状态方程的提出到范德华方程的建立就是遵循上述方法的。§0.3

物理化学的研究方法〔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。§0.3

物理化学的研究方法热力学方法：是宏观的方法，其研究对象是由众多质点组成的宏观体系，它以热力学三大定律为根底，用一系列体系的宏观性质〔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和速率。经典热力学方法只适用于平衡体系。§0.3

物理化学的研究方法统计力学方法：

它主要是运用微观研究手段，把统计描述与量子力学原理结合起来，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性质。§0.3

物理化学的研究方法量子力学方法：用量子力学的根本方程〔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，从而揭示物性与结构之间的关系。§0.3

物理化学的研究方法

如何将宏观与微观世界联系起来？

量子力学（微观的方法）

化学热力学（宏观的方法）统计热力学统计热力学从微观层次说明了热力学、动力学的根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，并使计算化学有了飞跃的开展，为人们实现通过计算代替实验来研究化学的梦想打下了根底、翻开了大门。§0.3

物理化学的研究方法

注意各章节间及各物理量间的联系，要理解各物理量的物理意义及特征，灵活掌握一些主要公式的使用条件。列点比照法：针对该课程中根本概念繁杂而提出的，先将概念横向分解成各个小的知识点，以表格或者点状的形式，分成定义、公式、意义、应用条件等一一列举出来，然后将相似的概念放在一起，纵向加以比照，这样可以使知识明了、思路清晰。例如：熵判据、亥姆赫兹函数判据和吉布斯函数判据§0.4

物理化学课程的学习方法数学证明法：针对该课程中的一些定律与公式具有相关性而提出的从纯数学的角度，结合物理化学的一些根本公式，推导各个定律与公式的相关性，如三大定律、三大常用判据等，甚至一些概念也可以通过这个方法得到相互关系与推导。

由表及里记忆法：很多记忆的知识先抛开物理化学中概念的物理意义，纯粹从数学与字母的角度找规律进行记忆，然后赋予其物理意义，这样能到达意想不到的效果§0.4

物理化学课程的学习方法课前预习，课后复习，勤于思考，敢于提问，不怕争论,培养自学和独立学习的能力。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学。§0.4

物理化学课程的学习方法参考书：1.《物理化学学习指导》孙德坤主编高等教育出版社20072.《物理化学》天津大学教研室编〔第五版〕高等教育出版社20233.《物理化学》胡英主编〔第五版〕高等教育出版社20074.《物理化学导学》陈亚芍科学出版社20065.《物理化学解题指南》冯霞高等教育出版社20236.《物理化学》陈六平主编科学出版社20237.《近代物理化学》朱志昂主编〔第四版〕科学出版社2023参考书物理化学中将涉及到许多物理量。如压力、温度、体积、热力学能、焓和熵等。因此物理量的正确表示及运算就构本钱课程的重要组成局部。1.物理量的表示2.对数中的物理量3.量值计算§0.5

物理量的表示与运算物理量=数值×单位假设物理量用A表示，数值用{A}表示，单位用[A]表示，那么物理量A可表为A={A}·[A]注意把量的单位与量纲两个概念区分开。量的单位是人为选定用来确定量的大小的名称。而量纲那么表示一个量是由哪些根本量导出的和如何导出的式子〔这里没考虑数字因数〕，它表示了量的属性。如压力的单位为Pa〔帕斯卡〕，其量纲那么为L-1MT-2，其中L是长度，M是质量，T是时间，它们是构成压力的根本量。1.物理量的表示§0.5

物理量的表示与运算量的数值在图表中的表示方法在科学技术文献的各类图表中，图坐标的标注或表头的标注都以纯数表示，即量除以它的单位：{A}=A/[A]例如，乙醇的蒸气压p与温度T的关系可用表1中的数据表示。T/K103T-1/K-1

P/k