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物理化学及其发展史

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（太原师范学院化学系，山西太原030031）

摘要

:

物理化学是化学学科的理论理论基础。物理化学是以物理的原理

和实验技术为基础，研究化学体系的性质和行为，发现并建立化学体

系中特殊规律的学科。随着科学的迅速发展和各门学科之间的相互渗

透，物理化学与物理学、无机化学、有机化学在内容上存在着难以准

确划分的界限，从而不断地产生新的分支学科。物理化学的研究在各

[1]

个方面的应用越来越广泛。物理化学是一门发展潜力很大的学科！

关键词

:

物理化学，发展，学科形成，前景

物理化学是以物理的原理和实验技术为基础，研究化学体系的性质和行为，

发现并建立化学体系中特殊规物理化学律的学科。随着科学的迅速发展和各门

学科之间的相互渗透，物理化学与物理学、无机化学、有机化学在内容上存在

着难以准确划分的界限，从而不断地产生新的分支学科，例如物理有机化学、

生物物理化学、化学物理等。物理化学还与许多非化学的学科有着密切的联系，

例如冶金学中的物理冶金实际上就是金属物理化学。

1物理化学简介

1.1建立化学体系中特殊规律的学科

化学学科的发展经历了若干个世纪。而物理化学则是以物理的原理和实验技术为基础，

[1]

研究化学体系的性质和行为，发现并建立化学体系中特殊规律的学科。物理化学是化学学

科的理论基础，它从物质的物理现象与化学现象的联系入手，去探求化学变化的基本规律。

[2]

一般公认的物理化学的研究内容大致可以概括为三个方面：化学体系的宏观平衡性质

以热力学的三个基本定律为理论基础，研究宏观化学体系在气态、液态、固态、溶解态以及

高分散状态的平衡物理化学性质及其规律性。在这一情况下，时间不是一个变量。属于这方

面的物理化学分支学科有化学热力学。溶液、胶体和表面化学。

1.2物理化学发展的新阶段

化学体系的微观结构和性质以量子理论为理论基础，研究原子和分子的结构，物体的体

相中原子和分子的空间结构、表面相的结构，以及结构与物性的规律性。属于这方面的物理

化学分支学科有结构化学和量子化学。化学体系的动态性质研究由于化学或物理因素的扰动

而引起体系中发生的化学变化过程的速率和变化机理。在这一情况下，时间是重要的变量。

属于这方面的物理化学分支学科有化学动力学、催化、光化学和电化学。物理化学被认为一

门实验与理论并重的科学，基于物理理论的计算已成为化学不可缺少的组成部分，标志着物

理化学发展进入了新的阶段。[3]

2物理化学的发展史

2.1物理化学作为一门学科的正式形成

物理化学的发展史一般认为，物理化学作为一门学科的正式形成，是从1877年德国化

学家奥斯特瓦尔德和荷兰化学家范托夫创刊的《物理化学杂志》开始的。实际上，物理化学

[4]

已有很大进展了。从这一时期到20世纪初，物理化学以化学热力学的蓬勃发展为其特征。

热力学第一定律和热力学第二定律被广泛应用于各种化学体系，特别是溶液体系的研究。吉

布斯对多相平衡体系的研究和范托夫对化学平衡的研究，阿伦尼乌斯提出电离学说，能斯脱

发现热定理都是对化学热力学的重要贡献。当1906年路易斯提出处理非理想体系的逸度和

活度概念，以及它们的测定方法之后，化学热力学的全部基础已经具备。劳厄和布喇格对X

射线晶体结构分析的创造性研究，为经典的晶体学向近代结晶化学的发展奠定了基础。阿伦

尼乌斯关于化学反应活化能的概念，以及博登施坦和能斯脱关于链反应的概念，对后来化学

动力学的发展也都作出了重要贡献。[5]

2.2结构化学领先发展的时期

20世纪20～40年代是结构化学领先发展的时期，这时的物理化学研究已深入到微观的

原子和分子世界，改变了对分子内部结构的复杂性茫然无知的状况。1926年，量子力学研

究的兴起，不但在物理学中掀起了高潮，对物理化学研究也给以很大的冲击。尤其是在1927

年，海特勒和伦敦对氢分子问题的量子力学处理，为1916年路易斯提出的共享电子对的共

价键概念提供了理论基础。1931年鲍林和斯莱特把这种处理方法推广到其他双原子分子和

多原子分子，形成了化学键的价键方法。