物理化學(xué)天津大學(xué) 緒論

1、編輯ppt10.1 物理化學(xué)物理化學(xué) 一門無處不在的學(xué)科一門無處不在的學(xué)科 化學(xué)是自然科學(xué)中的一門重要學(xué)科，是研究物質(zhì)的化學(xué)是自然科學(xué)中的一門重要學(xué)科，是研究物質(zhì)的組成、性質(zhì)與變化的科學(xué)。組成、性質(zhì)與變化的科學(xué)。 由于化學(xué)研究的內(nèi)容幾乎涉及到物質(zhì)科學(xué)和分子科由于化學(xué)研究的內(nèi)容幾乎涉及到物質(zhì)科學(xué)和分子科學(xué)的所有方面，因而近年來開始被人們稱之為學(xué)的所有方面，因而近年來開始被人們稱之為“中心科中心科學(xué)學(xué)”。 物理化學(xué)是化學(xué)的理論基礎(chǔ)，概括地說是用物理的物理化學(xué)是化學(xué)的理論基礎(chǔ)，概括地說是用物理的原理和方法來研究化學(xué)中最基本的規(guī)律和理論，它所研原理和方法來研究化學(xué)中最基本的規(guī)律和理論，它所研究的是普遍

2、適用于各個化學(xué)分支的理論問題，所以物理究的是普遍適用于各個化學(xué)分支的理論問題，所以物理化學(xué)曾被稱為理論化學(xué)?；瘜W(xué)曾被稱為理論化學(xué)。 緒論緒論編輯ppt2 物理化學(xué)形成于十九世紀下半葉，那時的資本主義在物理化學(xué)形成于十九世紀下半葉，那時的資本主義在蒸汽機的帶動下駛?cè)肓丝焖傩羞M的軌道，科學(xué)與技術(shù)都在蒸汽機的帶動下駛?cè)肓丝焖傩羞M的軌道，科學(xué)與技術(shù)都在這一時期得到了高度發(fā)展，自然科學(xué)的許多學(xué)科，包括物這一時期得到了高度發(fā)展，自然科學(xué)的許多學(xué)科，包括物理化學(xué)，都是在這一時期發(fā)展建立起來的。理化學(xué)，都是在這一時期發(fā)展建立起來的。 十八世紀中葉羅蒙諾索夫首先提出十八世紀中葉羅蒙諾索夫首先提出物理化學(xué)物理化學(xué)

3、一詞；一詞； 1887年年 Ostwald(德德)和和 Vant Hoff(荷荷)創(chuàng)辦創(chuàng)辦 。 從此從此“物理化學(xué)物理化學(xué)”這個名詞逐漸被普遍采用。這個名詞逐漸被普遍采用。編輯ppt3化學(xué)從一開始就與工業(yè)生產(chǎn)、國民經(jīng)濟緊密相聯(lián)?；瘜W(xué)從一開始就與工業(yè)生產(chǎn)、國民經(jīng)濟緊密相聯(lián)。 例如：鋼鐵的冶煉；例如：鋼鐵的冶煉； 煤炭燃燒產(chǎn)生能量帶動蒸汽機的運轉(zhuǎn)。煤炭燃燒產(chǎn)生能量帶動蒸汽機的運轉(zhuǎn)。 這些推動人類歷史發(fā)展的重要動力都是通過化學(xué)反應(yīng)這些推動人類歷史發(fā)展的重要動力都是通過化學(xué)反應(yīng)來實現(xiàn)的。來實現(xiàn)的。人們最關(guān)心的化學(xué)問題：人們最關(guān)心的化學(xué)問題： 怎樣通過化學(xué)反應(yīng)來怎樣通過化學(xué)反應(yīng)來生產(chǎn)產(chǎn)品生產(chǎn)產(chǎn)品和和獲取

4、能量？獲取能量？ 這正是物理化學(xué)所研究的基本問題。這正是物理化學(xué)所研究的基本問題。編輯ppt4經(jīng)典物理化學(xué)的核心是經(jīng)典物理化學(xué)的核心是化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)熱力學(xué)和和化學(xué)動力學(xué)化學(xué)動力學(xué)。熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律能量轉(zhuǎn)化守恒的定律。能量轉(zhuǎn)化守恒的定律。可用于計算化可用于計算化 學(xué)反應(yīng)在特定條件下進行時，放出或?qū)W反應(yīng)在特定條件下進行時，放出或吸收的能量；吸收的能量；熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律過程進行方向和限度的判據(jù)。過程進行方向和限度的判據(jù)?？捎糜诳捎糜谟嬎闩袛嗷瘜W(xué)反應(yīng)進行的方向和限度，計算判斷化學(xué)反應(yīng)進行的方向和限度，反應(yīng)的最終轉(zhuǎn)化率為多少；反應(yīng)的最終轉(zhuǎn)化率為多少；化學(xué)動力學(xué)化學(xué)動力學(xué)研究化學(xué)反

5、應(yīng)速率的科學(xué)。研究化學(xué)反應(yīng)速率的科學(xué)。揭示化學(xué)反應(yīng)揭示化學(xué)反應(yīng)進行的快慢，研究影響反應(yīng)速度的因進行的快慢，研究影響反應(yīng)速度的因素，幫助人們經(jīng)濟合理地利用化學(xué)反素，幫助人們經(jīng)濟合理地利用化學(xué)反應(yīng)來生產(chǎn)產(chǎn)品或獲取能量。應(yīng)來生產(chǎn)產(chǎn)品或獲取能量。編輯ppt5 物理化學(xué)從它被建立起就被廣泛地用于工業(yè)生產(chǎn)和物理化學(xué)從它被建立起就被廣泛地用于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究，發(fā)揮了巨大的理論指導(dǎo)作用?？茖W(xué)研究，發(fā)揮了巨大的理論指導(dǎo)作用。 二次世界大戰(zhàn)以后石油工業(yè)迅速發(fā)展，促進了物理二次世界大戰(zhàn)以后石油工業(yè)迅速發(fā)展，促進了物理化學(xué)在化學(xué)在催化催化、表面化學(xué)表面化學(xué)和和電化學(xué)電化學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用。等領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用。 反

6、過來，工業(yè)技術(shù)和其它學(xué)科的發(fā)展，特別是電子反過來，工業(yè)技術(shù)和其它學(xué)科的發(fā)展，特別是電子技術(shù)及各種物理測試手段的出現(xiàn)，反過來都極大地促進技術(shù)及各種物理測試手段的出現(xiàn)，反過來都極大地促進了物理化學(xué)的發(fā)展。了物理化學(xué)的發(fā)展。 人類對自然界的好奇與探索是永無止境的，人們從人類對自然界的好奇與探索是永無止境的，人們從未滿足過在宏觀上對化學(xué)反應(yīng)規(guī)律的認識，一直在努力未滿足過在宏觀上對化學(xué)反應(yīng)規(guī)律的認識，一直在努力探索和揭示化學(xué)變化在微觀上的內(nèi)在原因，探知分子、探索和揭示化學(xué)變化在微觀上的內(nèi)在原因，探知分子、原子的結(jié)構(gòu)及運動與化學(xué)反應(yīng)的關(guān)系，這促成了物理化原子的結(jié)構(gòu)及運動與化學(xué)反應(yīng)的關(guān)系，這促成了物理化學(xué)的

7、又一個分支學(xué)的又一個分支結(jié)構(gòu)化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)與與量子力學(xué)量子力學(xué)的發(fā)展。的發(fā)展。 編輯ppt6 量子力學(xué)量子力學(xué)的發(fā)展不僅使人們對微觀世界的認識更加的發(fā)展不僅使人們對微觀世界的認識更加深入，深入，而且它徹底改變了世界的面貌，它比歷史上任何而且它徹底改變了世界的面貌，它比歷史上任何一種理論都引發(fā)了更多的技術(shù)革命。一種理論都引發(fā)了更多的技術(shù)革命。 核能、計算機技術(shù)、新材料、新能源技術(shù)、信息技核能、計算機技術(shù)、新材料、新能源技術(shù)、信息技術(shù)術(shù)，這些都在根本上和量子論密切相關(guān)。這些都在根本上和量子論密切相關(guān)。 在在化學(xué)、物理、材料、生物、醫(yī)藥化學(xué)、物理、材料、生物、醫(yī)藥等幾乎所有學(xué)科領(lǐng)等幾乎所有學(xué)科領(lǐng)域中被

8、廣泛使用的域中被廣泛使用的現(xiàn)代光譜、能譜等現(xiàn)代光譜、能譜等尖端分析技術(shù)，其理尖端分析技術(shù)，其理論基礎(chǔ)都是建立在量子力學(xué)之上的。人們在贊美儀器的精論基礎(chǔ)都是建立在量子力學(xué)之上的。人們在贊美儀器的精密和技術(shù)的先進時，往往忘記了它來源于物理化學(xué)的巨大密和技術(shù)的先進時，往往忘記了它來源于物理化學(xué)的巨大貢獻。貢獻。 有人驚呼物理化學(xué)已經(jīng)成為有人驚呼物理化學(xué)已經(jīng)成為“消失于無處不在的學(xué)科消失于無處不在的學(xué)科”。編輯ppt7 化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)熱力學(xué) （宏觀的方法）（宏觀的方法） 量子力學(xué)量子力學(xué) （微觀的方法）（微觀的方法）統(tǒng)計力學(xué)統(tǒng)計力學(xué)如何將宏觀與微觀世界聯(lián)系起來？如何將宏觀與微觀世界聯(lián)系起來？ 統(tǒng)計熱力

9、學(xué)從微觀層次闡明了熱力學(xué)、動力學(xué)的基統(tǒng)計熱力學(xué)從微觀層次闡明了熱力學(xué)、動力學(xué)的基本定律和熱力學(xué)函數(shù)的本質(zhì)以及化學(xué)系統(tǒng)的性質(zhì)和行為，本定律和熱力學(xué)函數(shù)的本質(zhì)以及化學(xué)系統(tǒng)的性質(zhì)和行為，不僅使人們對物質(zhì)本質(zhì)及化學(xué)過程的認識大大深化，并不僅使人們對物質(zhì)本質(zhì)及化學(xué)過程的認識大大深化，并使計算化學(xué)有了飛躍的發(fā)展，為人們實現(xiàn)通過計算代替使計算化學(xué)有了飛躍的發(fā)展，為人們實現(xiàn)通過計算代替實驗來研究化學(xué)的夢想打下了基礎(chǔ)、打開了大門。實驗來研究化學(xué)的夢想打下了基礎(chǔ)、打開了大門。 編輯ppt8化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)、量子力學(xué)、統(tǒng)計力學(xué)化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)、量子力學(xué)、統(tǒng)計力學(xué) 構(gòu)成物理化學(xué)的四大基礎(chǔ)構(gòu)成物理化學(xué)的四大

10、基礎(chǔ)n上冊上冊n第一章第一章 氣體的氣體的pVTpVT關(guān)系關(guān)系n第二章第二章 熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律n第三章第三章 熱力學(xué)地二定律熱力學(xué)地二定律n第四章第四章 多組分熱力學(xué)多組分熱力學(xué)n第五章第五章 化學(xué)平衡化學(xué)平衡n第六章第六章 相平衡相平衡n下冊下冊n第七章第七章 電化學(xué)電化學(xué)n第八章第八章 量子力學(xué)基礎(chǔ)量子力學(xué)基礎(chǔ)n第九章第九章 統(tǒng)計熱力學(xué)初步統(tǒng)計熱力學(xué)初步n第十章第十章 界面現(xiàn)象界面現(xiàn)象n第十一章第十一章 化學(xué)動力學(xué)化學(xué)動力學(xué)n第十二章第十二章 膠體化學(xué)膠體化學(xué) 編輯ppt9 在化學(xué)已滲透到幾乎所有物質(zhì)學(xué)科領(lǐng)域的今天，人在化學(xué)已滲透到幾乎所有物質(zhì)學(xué)科領(lǐng)域的今天，人們幾乎無時無刻不

11、在使用著物理化學(xué)的基本原理和強有們幾乎無時無刻不在使用著物理化學(xué)的基本原理和強有力的實驗方法，力的實驗方法，物理化學(xué)已成為一門無處不在的學(xué)科，物理化學(xué)已成為一門無處不在的學(xué)科，成為所有與化學(xué)有關(guān)的人們的共同語言。成為所有與化學(xué)有關(guān)的人們的共同語言。0.2 學(xué)習(xí)物理化學(xué)的要求及方法學(xué)習(xí)物理化學(xué)的要求及方法（1）要站在學(xué)科的高度縱觀物理化學(xué)的主要線條；）要站在學(xué)科的高度縱觀物理化學(xué)的主要線條；（2）要認真對待每一個具體的基本概念和公式定理；）要認真對待每一個具體的基本概念和公式定理；（3）要領(lǐng)會物理化學(xué)解決實際問題的科學(xué)方法。）要領(lǐng)會物理化學(xué)解決實際問題的科學(xué)方法。 編輯ppt100.3 物理量的表示及運算物理量的表示及運算 1) 物理量物理量X包括數(shù)值和單位包括數(shù)值和單位 例：例：T 298 K p 101.325 kPa 同量綱的可用，運算同量綱的可用，運算 物理量數(shù)值物理量數(shù)值 單位單位1. 物理量的表示物理量的表示(數(shù)值為沒有單位的純數(shù)數(shù)值為沒有單位的純數(shù))2) 作圖列表時應(yīng)用純數(shù)作圖列表時應(yīng)用純數(shù)例：以例：以 lnp 1/T 作圖作圖ln(p/kPa)K/T編輯ppt11計算時先寫出量方程式，再代入數(shù)值和單位計算計算時先寫出量方程式，再代入數(shù)值和單位計算 13133moldm422molm1032