物理化學(xué)-傅獻(xiàn)彩-第零章-hyc

物理化學(xué)課程使用的教材物理化學(xué)傅獻(xiàn)彩沈文霞姚天揚侯文華編2006第五版高等教育出版社南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院第一頁，共27頁。第二頁，共27頁。說明：我們的教學(xué)過程所使用的教案，是在南大教案的基礎(chǔ)上，針對我們的情況做了一些調(diào)整，有些地方改動較大，刪減比較多，有些地方添加一些例子。當(dāng)然，南大的物化是物理化學(xué)的標(biāo)桿之一，我們之所以選他作為教材，考慮到大多數(shù)同學(xué)要考研，考研的同學(xué)，都是抱著南大的書，所以我們就換了教材。當(dāng)然，作為我們期中期末的考試，要求沒有這么高，不要求的我會在上課過程中帶上*加以說明，有些*的內(nèi)容還是要講的，否則，當(dāng)你復(fù)習(xí)的時候會有問題。第三頁，共27頁。緒論§0.1

物理化學(xué)的建立與發(fā)展§0.2

物理化學(xué)的目的與內(nèi)容§0.3

物理化學(xué)的研究方法§0.4

物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法第四頁，共27頁?！?.1物理化學(xué)的建立與發(fā)展18世紀(jì)開始萌芽：

從燃素說到能量守恒與轉(zhuǎn)化定律。

俄國科學(xué)家羅蒙諾索夫(1711－1765)最早使用“物理化學(xué)”這一術(shù)語。МВЛомоносов第五頁，共27頁。燃素說燃素學(xué)說（ThePhlogistonTheory）是三百年前的化學(xué)家們對燃燒的解釋，他們認(rèn)為火是由無數(shù)細(xì)小而活潑的微粒構(gòu)成的物質(zhì)實體。這種火的微粒既能同其他元素結(jié)合而形成化合物，也能以游離方式存在。大量游離的火微粒聚集在一起就形成明顯的火焰，它彌散于大氣之中便給人以熱的感覺，由這種火微粒構(gòu)成的火的元素就是“燃素”。第六頁，共27頁。羅蒙諾索夫－1765.4.15)，有這樣一個故事，俄國的羅蒙諾索夫小的時候，最希望得到一本書，他是漁民的兒子。白天，他跟父親打魚，晚上，躲在板棚里看書。有一天，羅蒙諾索夫和父親在海上打魚，忽然，一陣狂風(fēng)，大海掀起了巨浪，船上的帆篷被吹落了，情況十分緊急。他不顧一切，沿著搖晃的桅桿爬上去，很快把吹落的帆篷扎結(jié)實了，漁船恢復(fù)了平穩(wěn)。狂風(fēng)過去后，父親把他拉到身邊，笑瞇瞇地說：“孩子，我要獎賞你的勇敢，給你買件鹿皮上衣，好嗎？”羅蒙諾索夫搖搖頭。“那你要什么呢？”“我要買一本書，爸爸，其它我什么都不要?！薄半y道一件鹿皮上衣還比不上一本書？”“爸爸，我想要一本好書，什么知識都有的書。比方，天上的星星為什么會掉下來，為什么黑夜過去就是黎明……”，父親和水手們聽了，都驚奇得睜圓了眼睛。長大后，羅蒙諾索夫成了俄國著名的科學(xué)家、詩人、語言學(xué)家和歷史學(xué)家。他的科學(xué)研究范圍很廣，涉及自然科學(xué)的許多領(lǐng)域。在科學(xué)研究的同時，他又進(jìn)行文學(xué)創(chuàng)造和語言學(xué)、歷史學(xué)研究，給后人留下了很多有價值的作品。第七頁，共27頁?！?.1

物理化學(xué)的建立與發(fā)展

1887年德國科學(xué)家W.Ostwald和荷蘭科學(xué)家J.H.van’tHoff合辦的《物理化學(xué)雜志》(德文）創(chuàng)刊。W.Ostwald(1853－1932)

J.H.van’tHoff(1852－1911)第八頁，共27頁?！?.1

物理化學(xué)的建立與發(fā)展20世紀(jì)前期迅速發(fā)展界面化學(xué)熱化學(xué)電化學(xué)化學(xué)熱力學(xué)物理化學(xué)溶液化學(xué)膠體化學(xué)化學(xué)動力學(xué)催化作用量子化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)

新測試手段和新數(shù)據(jù)處理方法不斷涌現(xiàn)。

形成了許多新的分支領(lǐng)域，如：第九頁，共27頁?！?.1

物理化學(xué)的建立與發(fā)展20世紀(jì)中葉后發(fā)展趨勢和特點：(1)從宏觀到微觀(2)從體相到表相(4)從定性到定量(5)從單一學(xué)科到邊緣學(xué)科(6)從平衡態(tài)的研究到非平衡態(tài)的研究(3)從靜態(tài)到動態(tài)第十頁，共27頁?！?.1

物理化學(xué)的建立與發(fā)展

只有深入到微觀，研究分子、原子層次的運動規(guī)律，才能掌握化學(xué)變化的本質(zhì)和結(jié)構(gòu)與物性的關(guān)系。(1)

從宏觀到微觀宏觀(看得見的物體)介觀(納米材料)微觀(原子、分子)粒子膜絲管納米第十一頁，共27頁?！?.1

物理化學(xué)的建立與發(fā)展(2)從體相到表相

在多相系統(tǒng)中，化學(xué)反應(yīng)總是在表相上進(jìn)行。隨著測試手段的進(jìn)步，了解表相反應(yīng)的實際過程，推動表面化學(xué)和多相催化的發(fā)展。第十二頁，共27頁?！?.1

物理化學(xué)的建立與發(fā)展(3)從靜態(tài)到動態(tài)

熱力學(xué)研究方法是從靜態(tài)利用熱力學(xué)函數(shù)判斷變化的方向和限度，但無法給出變化的細(xì)節(jié)。

激光技術(shù)和分子束技術(shù)的出現(xiàn)，可以真正地研究化學(xué)反應(yīng)的動態(tài)問題。

分子反應(yīng)動力學(xué)已成為非?；钴S的學(xué)科。第十三頁，共27頁?！?.1

物理化學(xué)的建立與發(fā)展(4)從定性到定量

隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，大大縮短了數(shù)據(jù)處理的時間，并可進(jìn)行自動記錄和人工擬合。

使許多以前只能做定性研究的課題現(xiàn)在可進(jìn)行定量監(jiān)測，做原位反應(yīng)，如：

利用計算機還可以進(jìn)行模擬放大和分子設(shè)計。第十四頁，共27頁。§0.1

物理化學(xué)的建立與發(fā)展(5)從單一學(xué)科到邊緣學(xué)科

化學(xué)學(xué)科內(nèi)部及與其他學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合，形成了許多極具生命力的邊緣學(xué)科，如：生物藥學(xué)天文醫(yī)學(xué)化學(xué)計算材料計算化學(xué)生物化學(xué)藥物化學(xué)材料化學(xué)天體化學(xué)醫(yī)用化學(xué)第十五頁，共27頁?！?.1

物理化學(xué)的建立與發(fā)展

平衡態(tài)熱力學(xué)只研究平衡態(tài)和可逆過程的系統(tǒng)，主要研究封閉系統(tǒng)或孤立系統(tǒng)。(6)從平衡態(tài)的研究到非平衡態(tài)的研究

對處于非平衡態(tài)的敞開系統(tǒng)的研究更具有實際意義。自1960年以來，逐漸形成了非平衡態(tài)熱力學(xué)這個學(xué)科分支。Prigogine對非平衡態(tài)熱力學(xué)有突出貢獻(xiàn)，這個學(xué)科分支成為當(dāng)前理論化學(xué)的研究前沿之一。第十六頁，共27頁?！?.2物理化學(xué)的目的和內(nèi)容什么是物理化學(xué)?

研究所有物質(zhì)系統(tǒng)的化學(xué)行為的原理、規(guī)律和方法的學(xué)科。

物理化學(xué)是化學(xué)以及在分子層次上研究物質(zhì)變化的其他學(xué)科領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)。第十七頁，共27頁?！?.2

物理化學(xué)的目的和內(nèi)容什么是物理化學(xué)?化學(xué)反應(yīng)原子、分子間的分離與組合熱電光磁溫度變化壓力變化體積變化化學(xué)物理學(xué)密不可分相態(tài)變化第十八頁，共27頁。§0.2

物理化學(xué)的目的和內(nèi)容物理化學(xué)用物理的理論和實驗方法研究化學(xué)變化的本質(zhì)與規(guī)律物理現(xiàn)象化學(xué)現(xiàn)象第十九頁，共27頁?！?.2

物理化學(xué)的目的和內(nèi)容物理化學(xué)主要研究

（1）化學(xué)變化的方向和限度問題

各種因素如溫度、壓力和濃度等對化學(xué)變化的影響等。這類問題屬于化學(xué)熱力學(xué)的范疇。

（2）化學(xué)反應(yīng)的速率和機理問題

外界條件如溫度、壓力、濃度和催化劑等對反應(yīng)速率的影響。這屬于化學(xué)動力學(xué)的范疇。

（3）物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系

研究這類問題有結(jié)構(gòu)化學(xué)和量子化學(xué)兩個分支第二十頁，共27頁?！?.3物理化學(xué)的研究方法采用歸納法和演繹法這一對邏輯方法。按照“實踐―認(rèn)識―再實踐―再認(rèn)識”的形式，往復(fù)循環(huán)以至無窮。常用的研究方法有：實驗的方法、歸納和演繹的方法、模型化方法、理想化方法、假設(shè)的方法、數(shù)學(xué)的統(tǒng)計處理方法等等。第二十一頁，共27頁?！?.4物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法（1）擴大知識面，打好專業(yè)基礎(chǔ)（2）提高自學(xué)能力，培養(yǎng)獨立工作能力1.抓住每章重點;2.掌握主要公式的物理意義和使用條件;3.課前自學(xué)，認(rèn)真做筆記，及時復(fù)習(xí);4.注意章節(jié)之間的聯(lián)系，做到融會貫通;5.重視做習(xí)題，培養(yǎng)獨立思考的能力，檢查自己對課程內(nèi)容的掌握程度。第二十二頁，共27頁。物理量=數(shù)值單位如：壓力p=101.325kPa1.物理量常用特定符號表示，該符號既包括數(shù)值又包括單位2.用物理量表示的方程式中，有加、減、比較時，要求量綱、單位相同§0.5物理量的表示及運算第二十三頁，共27頁。5.國際單位制常用的物理量：長度：m(米)質(zhì)量：kg(千克)時間：s(秒)

壓力：Pa(帕斯卡)能量：J(焦耳)3.對數(shù)、指數(shù)中的變量應(yīng)當(dāng)是純數(shù)而不是物理量例如：ln(X/[X])、ex/[x]4.作圖、列表應(yīng)當(dāng)用純數(shù)§0.5物理量的表示及運算第二十四頁，共27頁。一、偏微分的物理含義二、全微分性質(zhì)三、幾種常見的偏微商公式1循環(huán)關(guān)系2復(fù)合函數(shù)求導(dǎo)3鏈關(guān)系4倒數(shù)關(guān)系§0.6基本的數(shù)學(xué)方法和公式第二十五頁，共27頁。1、平時占30%，期中30%，期末40%。2、作業(yè)0%(周四課后)，但是如果收作業(yè)你沒做，說明你懂了。那么沒做作業(yè)就忽略了。做了作業(yè)還不會。。。3、平時的30%怎么來？隨堂考試。比如：今天熱力學(xué)就要結(jié)課了，我還有10分鐘的時間，那么大家做