物化讲义(学生用)2015.docVIP

Ⅰ. 绪 论 一、 物理化学实验教学的目的和任务 化学是建立在实验基础上的科学。物理化学实验是化学实验的重要分支，也是研究化学基本理论和问题的重要手段和方法。物理化学实验的特点是利用物理方法研究化学系统变化规律，通过实验的手段，研究物质的物理化学性质及这些性质与化学反应之间的关系，从而得出有益的结论。 物理化学实验是继无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验之后的一门独立的实验课程，是学生在大学本科基础实验课程，是物理化学课程的重要组成部分。物理化学实验作为化学实验科学的重要分支，是化学、化工类专业以及制药、材料类专业学生必修的基础实验课。 物理化学实验教学的主要目的 (1) 使学生初步了解物理化学的研究方法，掌握物理化学的基本实验技术和技能。帮助学生理解和运用理论知识，巩固并加深对物理化学基本原理和概念的理解，培养理论联系实际的作风。 (2) 学会重要的物理化学性能测定，熟悉物理化学实验现象的观察和记录、实验条件的判断和选择、实验数据的测量和处理、实验结果的分析和归纳等一套严谨的实验方法，培养逻辑思维能力。 (3) 通过一个一个的具体实验，了解和熟悉常用仪器的构造、原理及其使用方法，了解近代大型仪器的性能及其在生产、教学、科学研究中的应用，并为以后的工作、学习、科学研究打下坚实的基础。 2．物理化学实验的特点 一个实验或研究一般有五大要素：① 研究目的；② 为了达到这个目的而要有可依据的原理；③ 基于此原理用什么方法或手段来实现；④ 通过人的操作来测量一些参量；⑤最后得到研究结果。对于学生实验来说，基础实验和物化实验在上述几点上对学生的要求是不同的，学习目的和侧重点有许多区别，主要表现在： （1）实验原理 基础实验是验证性实验，通过基础理论的学习掌握了规律，在实验时，通过实验加以验证，实验中个人操作要严格按实验步骤，否则得不到相应的实验结果。如无机实验中硫酸铜的制备、有机实验中酯的水解、分析实验中碱滴定酸等。 物化实验属非验证性实验。其实验原理仅是物理化学理论上的一个或几个知识点，实验时不需验证，研究方法多样，可“条条大路”，借助不同的仪器，得到相同的结果。如 “二组分固—液相图的测绘” 和 “ 双液系的气—液平衡相图”，同为相图测绘，但采用方法不同。 （2）教学方法基础实验老师是“抱着走”，注重实验“技能”培养。在教学中强调技能的准确性和不可变性。完整讲述，对学生实验帮助很大。 物化实验老师是“领着走”，注重 “能力”培养，重点在提高学生分析问题和解决问题的能力方面。由于采用大循环制，多个实验同时开，教学中老师只能提纲挈领，带领学生“悟”方法，在前期所学的各门功课基础上，利用以往所积累的实验素养和实验技能完成实验。 （3）自主性 经过前面基础实验的培养，学生具有一定的实验技能，掌握了准确的操作方法，这就为圆满完成物化实验提供了前提，因此，个人的实验素养非常重要。在做物化实验时，实验过程中的一些基本操作都应严格按标准来完成，容不得半点马虎；同时，实验过程出现的一些实验现象和结果需个人自主进行判断，才能将实验误差降至最低。 （4）重复性 基础实验同类实验较多，训练的重复率高，对学生完成实验帮助较大；而物化实验同类实验一般只有一个，学生在4个学时中要完全理解实验，无疑学生提出了更高要求。 （5）仪器多 现代技术为物化实验提供了先进的测试仪器，学生一下子从基础实验到物化实验，面对着那么多从未见过的实验仪器，感到无从下手，物化实验的复杂性和综合性使大家会有些不太适应能力；同时，先进的实验仪器使学生自己动手的方面，会比基础实验要少许多，常常会感到无事可做，一个实验下来，实验技能方面没有多少收获，会感到一些茫然。 （6）实验结果 学生在做基础实验时，自己对实验结果较好把握，如单从产品的性状看就能知道自己实验的好坏；产率的高低可直接得到；分析样品时实验终点等的把握，都可在实验时及时判断出自己这次实验结果的好坏。面在做物化实验时，所记录下的实验数据，只能等实验做完回去再将实验原理看一遍后才能去做数据处理，所得结果与文献值进行比较后才能知实验过程如何，即使结果不好，而此时已无法挽回。这就要求学生在做物化实验时每一步都要用心去做，要用科学、严谨的实验态度做好每一步，注意实验现象和实验数据的观察，找出它们之间的联系和区别，及时判断测定结果正确是否。 （7）数据处理 基础实验的数据处理过程一般较简单，而物化实验数据处理过程大多很复杂，数据处理占一个实验全过程的60%～70%，它要求学生要在完全理解实验原理的基础上才能将数据整理好，列成相应的表格，并计算出实验结果。有些同学在实验结束后去再看一下实验原理，对所得实验数据往往会感到束手无策。其实，数据处理过程在物化实验中占相当大的分量，只有按要求对数据进行了处理，才能完全理解实验