物理化学概述

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1、彭志光中南大学化学化工学院zhgpeng@mail.csu.edu.cnzhgpeng@hotmail.com物理化学简明教程绪论0.1物理化学的研究对象及其重要意义0.2物理化学的研究方法0.3物理化学课程的学习方法0.1物理化学的研究对象和重要意义物理化学：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基本规律（平衡规律和速率规律）。在实验方法上主要采用物理学中的方法。作为化学的理论基础，物理化学主要由化学热力学、统计热力学、化学动力学、结构化学四大支柱组成。为什么我们要学习物理化学？

2、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，使之为生产实际服务。应用举例：如有机化学家应用动力学探索反应机理，应用结构化学知识研究反应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。生物化学家应用动力学研究酶反应,应用热力学原理研究生物能、渗透作用、膜平衡及确定生物大分子的分子量。材料科学家利用热力学原理去判断各种材料的稳定性及合成某种新材料的可能性，应用光谱方法确定材料的结构和性能，应用动力学、统计热力学原理去研究聚合反应等

3、。总之，物理化学为生产实践和科学实验提供了理论指导，从而使化学能更好地为生产实践服务。物理化学的主要研究内容(1)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；(2)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；(3)物质结构物质的性质与其结构之间的关系问题（1）遵循“实践—理论—实践”的认识过程，分别采用归纳法和演绎法，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。0.2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。热力学方法：是宏观的方法，

4、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基础，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。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。用量子力学的基本方程（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。量子力学方法：物理化学的建立与发展十八世纪开始萌芽：从燃素说到能量

5、守恒与转化定律。俄国科学家罗蒙诺索夫最早使用“物理化学”这一术语。十九世纪中叶形成：1887年俄国科学家W.Ostwald（1853～1932）和荷兰科学家J.H.van’tHoff（1852～1911）合办了第一本“物理化学杂志”（德文）。阿伦尼乌斯范特霍夫奥斯特瓦尔德奥斯特瓦尔德是德国著名物理化学家。“物化之父”1853年9月2日，出生在俄国拉脱维亚。25岁获博士学位。1887年，从俄国移居德国，在莱比锡大学当物理化学教授。在电化学、化学平衡、催化作用等方面有独特的贡献。他在莱比锡大学的化学实验室，是当时世界上物化的研究中心。杰出的青年物理学家能斯特

6、作助手。青年时代在他实验室工作科学家有贝克曼、能斯特、阿累及乌斯、瓦尔等等二十世纪迅速发展：新测试手段和新的数据处理方法不断涌现，形成了许多新的分支学科，如：热化学，化学热力学，电化学，溶液化学，胶体化学，表面化学，化学动力学，催化作用，量子化学和结构化学等。黄子卿李远哲唐有祺徐光宪查全性田昭武田中群李灿03怎样学好物理化学课程？1．抓住重点，在理解上下功夫要明确每一章的主要内容，主要解决什么问题，采用什么方法，引出什么定律，有什么用途，公式的使用条件是什么。这些问题在开始学习时，可能还不太清楚，但学完一章后，应该理出个头绪。对于公式的推导要求理解，要注

7、意公式的使用条件，物理意义，注意章节之间的联系，要学会把原书读薄。2．多做习题习题是培养独立思考问题和解决问题能力的重要手段，只有通过习题可以检查你对课程内容的理解程度或加深对课程内容的理解，只有多做习题才能见多识广，熟能生巧，提高和培养分析和解决问题的能力。0.3物理化学课程的学习方法(1)注意逻辑推理的思维方法，反复体会感性认识和理性认识的相互关系。(2)抓住重点，自己动手推导公式。(3)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。(4)课前自学，课后复习，勤于思考，培养自学和独立工作的能力。参考书傅献彩等编

8、，《物理化学》，第四版，高等教育出版社出版，1990.10。胡英，吕瑞东，刘国杰