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(gè)化學(xué)分支的理論問題，所以物理究的是普遍適用于各個(gè)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(jì)下半葉，那時(shí)的資本主義在物理化學(xué)形成于十九世紀(jì)下半葉，那時(shí)的資本主義在蒸汽機(jī)的帶動(dòng)下駛?cè)肓丝焖傩羞M(jìn)的軌道，科學(xué)與技術(shù)都在蒸汽機(jī)的帶動(dòng)下駛?cè)肓丝焖傩羞M(jìn)的軌道，科學(xué)與技術(shù)都在這一時(shí)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(shí)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(shí)期發(fā)展建立起來的。理化學(xué)，都是在這一時(shí)期發(fā)展建立起來的。 十八世紀(jì)中葉羅蒙諾索夫首先提出十八世紀(jì)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(gè)名詞逐漸被普遍采用。這個(gè)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(jì)緊密相聯(lián)。化學(xué)從一開始就與工業(yè)生產(chǎn)、國民經(jīng)濟(jì)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(dòng)蒸汽機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。煤炭燃燒產(chǎn)生能量帶動(dòng)蒸汽機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。 這些推動(dòng)人類歷史發(fā)展的重要?jiǎng)恿Χ际峭ㄟ^化學(xué)反應(yīng)這些推動(dòng)人類歷史發(fā)展的重要?jiǎng)恿Χ际峭ㄟ^化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的。來實(shí)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(dòng)力學(xué)化學(xué)動(dòng)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(jì)算化可用于計(jì)算化 學(xué)反應(yīng)在特定條件下進(jìn)行時(shí)，放出或?qū)W反應(yīng)在特定條件下進(jìn)行時(shí)，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(jìn)行方向和限度的判據(jù)。過程進(jìn)行方向和限度的判據(jù)?？捎糜诳捎糜谟?jì)算判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向和限度，計(jì)算判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)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(dòng)力學(xué)化學(xué)動(dòng)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(jìn)行的快慢，研究影響反應(yīng)速度的因進(jìn)行的快慢，研究影響反應(yīng)速度的因素，幫助人們經(jīng)濟(jì)合理地利用化學(xué)反素，幫助人們經(jīng)濟(jì)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(jìn)了物理二次世界大戰(zhàn)以后石油工業(yè)迅速發(fā)展，促進(jìn)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(jìn)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(jìn)了物理化學(xué)的發(fā)展。了物理化學(xué)的發(fā)展。 人類對(duì)自然界的好奇與探索是永無止境的，人們從人類對(duì)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(duì)化學(xué)反應(yīng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，一直在努力未滿足過在宏觀上對(duì)化學(xué)反應(yīng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(gè)分支學(xué)的又一個(gè)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(duì)微觀世界的認(rèn)識(shí)更加的發(fā)展不僅使人們對(duì)微觀世界的認(rèn)識(shí)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(jì)算機(jī)技術(shù)、新材料、新能源技術(shù)、信息技核能、計(jì)算機(jī)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?cè)谫澝纼x器的精論基礎(chǔ)都是建立在量子力學(xué)之上的。人們?cè)谫澝纼x器的精密和技術(shù)的先進(jìn)時(shí)，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(jìn)時(shí)，往往忘記了它來源于物理化學(xué)的巨大貢獻(xiàn)。貢獻(xiàn)。 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(jì)力學(xué)統(tǒng)計(jì)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(jì)熱力

9、學(xué)從微觀層次闡明了熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)的基統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)從微觀層次闡明了熱力學(xué)、動(dòng)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(duì)物質(zhì)本質(zhì)及化學(xué)過程的認(rèn)識(shí)大大深化，并不僅使人們對(duì)物質(zhì)本質(zhì)及化學(xué)過程的認(rèn)識(shí)大大深化，并使計(jì)算化學(xué)有了飛躍的發(fā)展，為人們實(shí)現(xiàn)通過計(jì)算代替使計(jì)算化學(xué)有了飛躍的發(fā)展，為人們實(shí)現(xiàn)通過計(jì)算代替實(shí)驗(yàn)來研究化學(xué)的夢(mèng)想打下了基礎(chǔ)、打開了大門。實(shí)驗(yàn)來研究化學(xué)的夢(mèng)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(dòng)力學(xué)、量子力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、量子力學(xué)、統(tǒng)計(jì)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(cè)上冊(cè)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(cè)下冊(cè)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(jì)熱力學(xué)初步統(tǒng)計(jì)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(dòng)力學(xué)化學(xué)動(dòng)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(shí)無刻不

11、在使用著物理化學(xué)的基本原理和強(qiáng)有們幾乎無時(shí)無刻不在使用著物理化學(xué)的基本原理和強(qiáng)有力的實(shí)驗(yàn)方法，力的實(shí)驗(yàn)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(rèn)真對(duì)待每一個(gè)具體的基本概念和公式定理；）要認(rèn)真對(duì)待每一個(gè)具體的基本概念和公式定理；（3）要領(lǐng)會(huì)物理化學(xué)解決實(shí)際問題的科學(xué)方法。）要領(lǐng)會(huì)物理化學(xué)解決實(shí)際問題的科學(xué)方法。 編輯ppt100.3 物理量的表示及運(yùn)算物理量的表示及運(yùn)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(yùn)算同量綱的可用，運(yùn)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(shí)應(yīng)用純數(shù)作圖列表時(shí)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(jì)算時(shí)先寫出量方程式，再代入數(shù)值和單位計(jì)算計(jì)算時(shí)先寫出量方程式，再代入數(shù)值和單位計(jì)算 13133moldm422molm1032