woaiwlhx 绪论01 物理化学的目的和内容物理学+化学.ppt

物 理 化 学 江茂生 生命科学学院 化学生物系 E-mail : jmsfj@ QQ:1020507991 TELH) Physical Chemistry 课程公共邮箱： jmswulihuaxue@ 密码： woaiwlhx 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，探求化学变化中具有普遍性（包含宏观到微观）的基本规律的一门交叉科学。 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、化学动力学、结构化学、统计热力学四大支柱组成。 (1) 化学热力学 研究物理、化学变化过程的能量转换及化学变化的方向和限度问题；——可能性问题 (2) 化学动力学 研究物理、化学变化的速率和机理问题及影响速率的因素；——变为现实性问题 *物质结构 物质的性质与其结构之间的关系问题 *统计热力学 宏观物理量与微观状态之间的统计关系 研究目的 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，使之为生产实际服务。 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。 02 研究方法 （1）遵循“实践—理论—实践”的认识过程——归纳法和演绎法。如从理想气体状态方程的提出到范德华方程的建立。 （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，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：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。 量子力学方法： 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。 0.3 物理化学的建立与发展 十八世纪开始萌芽：从燃素说到能量守恒与转化定律。俄国科学家罗蒙诺索夫提出“物理化学” 。 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’t Hoff （1852～1911）合办了第一本“物理化学杂志”（德文）。 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，光化学，催化作用，量子化学和结构化学等。 0.4 近代化学的发展趋势和特点 (1)从宏观到微观 单用宏观的研究方法是不够的，只有深入到微观，研究分子、原子层次的运动规律，才能掌握化学变化的本质和结构与物性的关系。 (2)从体相到表相 在多相体系中，化学反应总是在表相上进行，随着测试手段的进步，人们迫切希望了解表相反应的实际过程，这也进一步推动了表面化学和多相催化的发展。 (3) 从定性到定量 随着计算机技术的飞速发展，大大缩短了数据处理的时间，并可进行人工模拟和自动记录，使许多以前只能做定性研究的课题现在可进行定量监测。 (4) 从单一学科到交叉学科 化学学科与其他学科以及化学内部更进一步相互渗透、相互结合，形成了许多极具生命力的交叉科学，如生物化学、海洋化学、地球化学、天体化学、计算化学、金属有机化学、物理有机化学等。 (5) 从研究平衡态到研究非平衡态 经典热力学只研究平衡态和封闭体系或孤立体系，然而对处于非平衡态的开放体系的研究更具有实际意义，自1960年以来，逐渐形成了非平衡态热力学这个学科分支。 0.5 物理化学课程的学习方法 (3)物理化学涉及的领域非常宽，它是学科间交叉与渗透的桥梁。（分子生物学、药物合成及药理研究） （4） 物理化学与专业的关系 (5)专家调研报告指出：“凡是具有较好物理化学素养的典型本科毕业生，适应能力强，后劲足。” 学习方法： 1)注意学习前人提出问题、解决问题的逻辑思维方法（状态函数法、标准状态法、稳态近似法等）。密切联系实际，善于思考，敢于质疑，勇于创新。 2）注意各章节间及各物理量间的联系，要理解各物理量的