1、物 理 化 学江茂生生命科学学院 化学生物系E-mail : QQ:1020507991TEL:83568015(H),Physical Chemistry,课程公共邮箱： 密码： woaiwlhx,绪 论,0.1 物理化学的目的和内容,物理学+化学？,什么是物理化学？,物理学和化学的交叉科学！,化学变化中包含热、功、光、电等能量交换，颜色、气体、沉淀等现象，速率、势、电导等概念,微观上，化学变化是化学键断裂和重组的过程。,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
2、物理学中的方法。,物理变化（包括简单pVT变化、相变化）,化学变化,研究的对象：,的一般规律。,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,研究内容：,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。,举例：,有机化学家 应用动
3、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。,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
4、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
5、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（18531932）和荷兰科学家J.H.vant Hoff （18521911）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
6、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
7、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。”,学好物理化学的作用：(1)是化学学科（无机化学、有机化学、分析化学）的理论基础。(2)扩充了化学研究的领域。（现代分析化学、激光化学、表面科学）,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
8、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，要理解各物理量的物理意义，掌握一些主要公式的使用条件。3) 课前预习，课后复习，多做习题，通过独立解题，加深对课程内容的理解，检查对课程的掌握程度，培养自己独立思考问题和解决问题的能力。“不会解题就等于没有掌握物理化学。”4）重视实验，把实验课看成是提高自己动手能力和独立工作能力的一个重要环节。5）“过电影”卢嘉锡、唐敖庆法,0.6 物理量的表示及计算,1物理量的表示物理量包括数值和单位，没有单位表示纯粹数字，不是物理量；物理量用斜体印刷；p，V，T，H，U.单位用小写，若源于人名，则第一个字母大写，正
9、体印刷； g， J，Pa.2物理量的计算物理量间的方程式计算过程要带入单位；（P5）LnA和eA中的A应为无单位的数： Ln（p/atm）= ln2坐标轴和数据表中应为消去单位的纯数。,参 考 书,胡英等编，物理化学，高等教育出版社出版，1999.11。傅献彩等编，物理化学，第五版，高等教育出版社出版，2004.10。Ira N.Levine, ,5th Edition, 2002.P.W.ATKINS, ,7th Edition, 2004.物理化学（上、下册），天津大学编，第三版，1993物理化学简明教程（上、下册），印永嘉编，高教出版社物理化学，朱传征，许海涵主编，科学出版社物理化学习题集（上、下册），高盘良编,
