物理化學(xué)上冊_天津大學(xué)0緒論

1、聯(lián)系方式：聯(lián)系方式：緒緒 論論 同時(shí)，也是目前很多高校、科研院所考研、考博等考同時(shí)，也是目前很多高校、科研院所考研、考博等考試的專業(yè)課。試的專業(yè)課。 物理化學(xué)是化學(xué)專業(yè)的四大課程之一，也是最難學(xué)最物理化學(xué)是化學(xué)專業(yè)的四大課程之一，也是最難學(xué)最難懂的一門課，被戲稱為化學(xué)學(xué)科中的天書。難懂的一門課，被戲稱為化學(xué)學(xué)科中的天書。 化學(xué)化學(xué)、材料、環(huán)境、冶金、生物等專業(yè)的同學(xué)都要學(xué)材料、環(huán)境、冶金、生物等專業(yè)的同學(xué)都要學(xué)習(xí)物理化學(xué)這門課，這屬于他們的專業(yè)基礎(chǔ)課。習(xí)物理化學(xué)這門課，這屬于他們的專業(yè)基礎(chǔ)課。物理化學(xué)具有非常重要的物理化學(xué)具有非常重要的地位地位一、物理化學(xué)概述一、物理

2、化學(xué)概述 隨著科學(xué)的迅速發(fā)展和各門學(xué)科之間的相互滲透，物理化隨著科學(xué)的迅速發(fā)展和各門學(xué)科之間的相互滲透，物理化學(xué)與物理學(xué)、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)在內(nèi)容上存在著難以準(zhǔn)確劃學(xué)與物理學(xué)、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)在內(nèi)容上存在著難以準(zhǔn)確劃分的界限，從而不斷地產(chǎn)生新的分支學(xué)科，例如物理有機(jī)化學(xué)、分的界限，從而不斷地產(chǎn)生新的分支學(xué)科，例如物理有機(jī)化學(xué)、生物物理化學(xué)、金屬物理化學(xué)等。生物物理化學(xué)、金屬物理化學(xué)等。0.1 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 物理化學(xué)是以物理的原理和實(shí)驗(yàn)技術(shù)為基礎(chǔ)，研究化學(xué)物理化學(xué)是以物理的原理和實(shí)驗(yàn)技術(shù)為基礎(chǔ)，研究化學(xué)體系的性質(zhì)和行為，發(fā)現(xiàn)并建立化學(xué)體系中特殊規(guī)律的學(xué)

3、科。體系的性質(zhì)和行為，發(fā)現(xiàn)并建立化學(xué)體系中特殊規(guī)律的學(xué)科。 物理化學(xué)所研究的是適合化學(xué)體系的一些理論問題，是物理化學(xué)所研究的是適合化學(xué)體系的一些理論問題，是一些規(guī)律和一些公式，因此也曾經(jīng)被稱為是一些規(guī)律和一些公式，因此也曾經(jīng)被稱為是“理論化學(xué)理論化學(xué)”。 這些交叉學(xué)科很容易產(chǎn)生新的思想，成為科研的創(chuàng)新點(diǎn)。這些交叉學(xué)科很容易產(chǎn)生新的思想，成為科研的創(chuàng)新點(diǎn)。二、物理化學(xué)的發(fā)展歷史二、物理化學(xué)的發(fā)展歷史 1887年德國科學(xué)家奧斯特瓦爾德和荷蘭科學(xué)家范特霍夫聯(lián)年德國科學(xué)家奧斯特瓦爾德和荷蘭科學(xué)家范特霍夫聯(lián)合創(chuàng)刊了德文的物理化學(xué)雜志合創(chuàng)刊了德文的物理化學(xué)雜志Journal of Physical Che

4、mistry (JPC)，這標(biāo)志著物理化學(xué)這一名詞和這一學(xué)科的建，這標(biāo)志著物理化學(xué)這一名詞和這一學(xué)科的建立和開始。立和開始。 當(dāng)時(shí)正處于蒸汽機(jī)時(shí)代，因此就誕生了化學(xué)熱力學(xué)，從這當(dāng)時(shí)正處于蒸汽機(jī)時(shí)代，因此就誕生了化學(xué)熱力學(xué)，從這一時(shí)期到一時(shí)期到20世紀(jì)初，物理化學(xué)以化學(xué)熱力學(xué)的蓬勃發(fā)展為其特世紀(jì)初，物理化學(xué)以化學(xué)熱力學(xué)的蓬勃發(fā)展為其特征。以化學(xué)熱力學(xué)為基礎(chǔ)，不斷的延伸到了很多的體系中，產(chǎn)征。以化學(xué)熱力學(xué)為基礎(chǔ)，不斷的延伸到了很多的體系中，產(chǎn)生了電化學(xué)、界面、相平衡、化學(xué)平衡等。生了電化學(xué)、界面、相平衡、化學(xué)平衡等。二、物理化學(xué)的發(fā)展歷史二、物理化學(xué)的發(fā)展歷史 20世紀(jì)世紀(jì)2040年代是結(jié)構(gòu)化學(xué)領(lǐng)

5、先發(fā)展的時(shí)期，這時(shí)的物年代是結(jié)構(gòu)化學(xué)領(lǐng)先發(fā)展的時(shí)期，這時(shí)的物理化學(xué)研究已深入到微觀的原子和分子世界，改變了對分子內(nèi)理化學(xué)研究已深入到微觀的原子和分子世界，改變了對分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性茫然無知的狀況。這就促成了結(jié)構(gòu)化學(xué)和量子部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性茫然無知的狀況。這就促成了結(jié)構(gòu)化學(xué)和量子力學(xué)的發(fā)展。力學(xué)的發(fā)展。20世紀(jì)影響人類社會最為深刻的事件是什么？世紀(jì)影響人類社會最為深刻的事件是什么？ 是是量子力學(xué)量子力學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展，不僅使人們對微觀世界的認(rèn)識的創(chuàng)立和發(fā)展，不僅使人們對微觀世界的認(rèn)識更加深入，而且引發(fā)了更多的技術(shù)革命：核能、計(jì)算機(jī)技術(shù)、更加深入，而且引發(fā)了更多的技術(shù)革命：核能、計(jì)算機(jī)技術(shù)、新能源技術(shù)

6、、信息技術(shù)、現(xiàn)代光譜技術(shù)、能譜能尖端分析技術(shù)。新能源技術(shù)、信息技術(shù)、現(xiàn)代光譜技術(shù)、能譜能尖端分析技術(shù)。這些都是建立在量子力學(xué)的基礎(chǔ)之上的。這些都是建立在量子力學(xué)的基礎(chǔ)之上的。二、物理化學(xué)的發(fā)展歷史二、物理化學(xué)的發(fā)展歷史 第二次世界大戰(zhàn)后到第二次世界大戰(zhàn)后到60年代期間，物理化學(xué)以實(shí)驗(yàn)研究手年代期間，物理化學(xué)以實(shí)驗(yàn)研究手段和測量技術(shù)，特別是各種現(xiàn)代光譜技術(shù)、能譜能尖端分析技段和測量技術(shù)，特別是各種現(xiàn)代光譜技術(shù)、能譜能尖端分析技術(shù)的飛躍發(fā)展和由此而產(chǎn)生的豐碩成果為其特點(diǎn)。術(shù)的飛躍發(fā)展和由此而產(chǎn)生的豐碩成果為其特點(diǎn)。 70年代以來，分子反應(yīng)動力學(xué)、激光化學(xué)和表面結(jié)構(gòu)化學(xué)代年代以來，分子反應(yīng)動力學(xué)、激

7、光化學(xué)和表面結(jié)構(gòu)化學(xué)代表著物理化學(xué)的前沿陣地，物理化學(xué)進(jìn)入到了化學(xué)動力學(xué)時(shí)代。表著物理化學(xué)的前沿陣地，物理化學(xué)進(jìn)入到了化學(xué)動力學(xué)時(shí)代。 直到今天，隨著納米材料、高分子材料、新型電池等科研熱直到今天，隨著納米材料、高分子材料、新型電池等科研熱門領(lǐng)域的飛速發(fā)展，給物理化學(xué)不斷的注入新鮮的血液。門領(lǐng)域的飛速發(fā)展，給物理化學(xué)不斷的注入新鮮的血液。中國物理化學(xué)的發(fā)展歷史中國物理化學(xué)的發(fā)展歷史 中國物理化學(xué)的發(fā)展歷史，以中國物理化學(xué)的發(fā)展歷史，以19491949年中華人民共和國成立年中華人民共和國成立為界，大致可以分為兩個(gè)階段。在為界，大致可以分為兩個(gè)階段。在30304040年代，盡管當(dāng)時(shí)物質(zhì)年代，盡管當(dāng)

8、時(shí)物質(zhì)條件薄弱，但老一輩物理化學(xué)家不僅在化學(xué)熱力學(xué)、電化學(xué)、條件薄弱，但老一輩物理化學(xué)家不僅在化學(xué)熱力學(xué)、電化學(xué)、膠體和表面化學(xué)、分子光譜學(xué)、膠體和表面化學(xué)、分子光譜學(xué)、X X射線結(jié)晶學(xué)、量子化學(xué)等方射線結(jié)晶學(xué)、量子化學(xué)等方面做出了相當(dāng)?shù)某煽?，而且培養(yǎng)了許多物理化學(xué)方面的人才。面做出了相當(dāng)?shù)某煽?，而且培養(yǎng)了許多物理化學(xué)方面的人才。 19491949年以后，經(jīng)過幾十年的努力，在各個(gè)高等學(xué)校設(shè)置物年以后，經(jīng)過幾十年的努力，在各個(gè)高等學(xué)校設(shè)置物理化學(xué)教研室進(jìn)行人才培養(yǎng)的同時(shí)，還在中國科學(xué)院各有關(guān)研理化學(xué)教研室進(jìn)行人才培養(yǎng)的同時(shí)，還在中國科學(xué)院各有關(guān)研究所和各重點(diǎn)高等學(xué)校建立了物理化學(xué)研究室，在結(jié)構(gòu)化

9、學(xué)、究所和各重點(diǎn)高等學(xué)校建立了物理化學(xué)研究室，在結(jié)構(gòu)化學(xué)、量子化學(xué)、催化、電化學(xué)、分子反應(yīng)動力學(xué)等方面取得了可喜量子化學(xué)、催化、電化學(xué)、分子反應(yīng)動力學(xué)等方面取得了可喜的成績。的成績。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)。三、物理化學(xué)的研究內(nèi)容三、物理化學(xué)的研究內(nèi)容熱力學(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)學(xué)反應(yīng)在特定條件下進(jìn)行時(shí)，放出或吸收的能量；在特定條件下進(jìn)行時(shí)，放出或吸收的能量；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)?？捎糜谟?jì)算判可用于計(jì)算判斷

10、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向和限度，反應(yīng)的最終斷化學(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；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)進(jìn)行的揭示化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢，研究影響反應(yīng)速度的因素，幫助人們快慢，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)反應(yīng)來生產(chǎn)產(chǎn)品或獲取經(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。能量。 化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(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

11、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(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) 三、物理化學(xué)的研究內(nèi)容三、物理化學(xué)的研究內(nèi)容 要明確每一章的主要內(nèi)容，主要解決什么問題，采用什要明確每一章的主要內(nèi)容，主要解決什么問題，采用什么方法，引出什么定律，有什么用途，公式的使用條件是什么方法，引出什么定律，有什

12、么用途，公式的使用條件是什么。么。要認(rèn)真對待每一個(gè)具體的基本概念和公式定理，要認(rèn)真對待每一個(gè)具體的基本概念和公式定理，注意章注意章節(jié)之間的聯(lián)系，要學(xué)會把原書讀薄。節(jié)之間的聯(lián)系，要學(xué)會把原書讀薄。 2多做習(xí)題多做習(xí)題 習(xí)題是培養(yǎng)獨(dú)立思考問題和解決問題能力的重要手段，習(xí)題是培養(yǎng)獨(dú)立思考問題和解決問題能力的重要手段，只有通過習(xí)題可以檢查你對課程內(nèi)容的理解程度或加深對只有通過習(xí)題可以檢查你對課程內(nèi)容的理解程度或加深對課程內(nèi)容的理解，只有多做習(xí)題才能見多識廣，熟能生巧，課程內(nèi)容的理解，只有多做習(xí)題才能見多識廣，熟能生巧，提高和培養(yǎng)分析和解決問題的能力。提高和培養(yǎng)分析和解決問題的能力。 1抓住重點(diǎn)，在理解

13、上下功夫抓住重點(diǎn)，在理解上下功夫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 有一個(gè)著名的心理學(xué)家德國人叫艾賓浩斯（有一個(gè)著名的心理學(xué)家德國人叫艾賓浩斯（1850-1909），），是發(fā)現(xiàn)記憶遺忘規(guī)律的第一人。是發(fā)現(xiàn)記憶遺忘規(guī)律的第一人。3 做到課前預(yù)習(xí)，課后復(fù)習(xí)做到課前預(yù)習(xí)，課后復(fù)習(xí)據(jù)心理學(xué)關(guān)于記憶的研究表明：從據(jù)心理學(xué)關(guān)于記憶的研究表明：從“記記”到到“憶憶”是由個(gè)過是由個(gè)過程的，這其中包括了識記、保持、再認(rèn)和回憶四個(gè)過程。程的，這其中包括了識記、保持、再認(rèn)和回憶四個(gè)過程。 艾賓浩斯記憶遺忘規(guī)律艾賓浩斯記憶遺忘規(guī)律表表 艾賓浩斯記憶遺忘規(guī)律艾賓浩斯記憶遺忘規(guī)律曲線圖曲線圖 對大家提出的要求：對大家提出的要求：1）上課記好筆記；）上課記好筆記；2）課下多看書多）課下多看書多做習(xí)題做習(xí)題；3）有事請假。）有事請假。 0.3 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(數(shù)值為沒有單位的純數(shù)數(shù)值為沒有單位的純數(shù))ln(p/kPa)K/T2) 作圖列表時(shí)應(yīng)用純數(shù)作圖列表時(shí)應(yīng)用純數(shù)1. 物理量的表示物