物理化学发展史.ppt

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1、物理化学发展史物理化学发展史能量转换能量转换（放热、吸热反应放热、吸热反应 ） 电流电流 光子的发射和吸收光子的发射和吸收 压力和体积的变化压力和体积的变化化学反应中的物理现象化学反应中的物理现象Electrolysis CellPrimary CellEnergyTransition：ElectricalPotentialChemicalpotential化学反应中的物理现象化学反应中的物理现象:能量转换能量转换 Energy transition Volume change Illuminant化学反应中的物理现象化学反应中的物理现象:燃烧过程燃烧过程O2Light ReactionC6H

2、12O6Dark ReactionCO2Calvin Cycle+EnergyATP andNADPH2ADTNADPChloroplast Used Energy and isrecycled.H2OSplittingof waterLight isAdsorbed ByChlorophyll化学反应中的物理现象化学反应中的物理现象:光合作用光合作用从物质变化的物理现象和化学现象的联系入手，探求从物质变化的物理现象和化学现象的联系入手，探求化学变化及相关的物理变化基本规律的一门科学。化学变化及相关的物理变化基本规律的一门科学。物理化学物理化学物理化学的建立与发展物理化学的建立与发展十八世纪开

3、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 索夫最早使用“物理化学” 这一术语。Central South UniversityBefore 1800: Dalton atomism and Avogadro molecular theory；In 1840, ess Heat Law；In 1869, 1st Law of thermodynamics；2nd law of thermodynamicsIn 1876, Gibbs Phase rule；In 1884, J.H.Vant HoH, dilute solution theory；In 1886, S.A.Arrh

4、enius, ionization theory for electrolyte物理化学物理化学的建立与发展的建立与发展物理化学的建立与发展物理化学的建立与发展十九世纪中叶形成1887年俄国科学家W.Ostwald（18531932） 荷兰科学家 J.H.vant Hoff （18521911）合办了第一本“物理化学杂志”（德文）。物理化学的建立与发展物理化学的建立与发展二十世纪迅速发展：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。气体理论气体理论1919世纪以

5、来世纪以来柯劳尼希柯劳尼希 K.KronigK.Kronig，(1822(18221879)1879)、克劳胥斯克劳胥斯 R.ClausiusR.Clausius (1822(182218881888）、）、麦克斯韦麦克斯韦 James Clerk James Clerk MaxwellMaxwell(1831(183118791879）、）、范德华范德华J. D.van der J. D.van der WaalsWaals，(1837(183719231923）等提出等提出 分子运动学说。分子运动学说。改變壓力改變壓力 測體積變化測體積變化溶液理论溶液理论范霍夫发现：溶液的渗范霍夫发现：溶

6、液的渗透压和气体的气压在性透压和气体的气压在性质上有着完全相同的含质上有着完全相同的含义。义。稀薄溶液的各种现象稀薄溶液的各种现象: 凝固点下降凝固点下降 沸点上升沸点上升 蒸气压下降蒸气压下降 渗透压渗透压电化学电化学 电离学说电离学说 电池的理论电池的理论 电化学的应用电化学的应用 John Frederic Daniell (1790-1845) Daniells research into development of constant current cells took place at the same time (late 1830s) that commercial tele

7、graph systems began to appear. Daniells copper-depolarized battery (1836) and Groves nitric acid depolarized cell were fortuitous arrivals. British and American telegraph systems used the Daniell cell exclusively. when the intensity of pain was used as a measure of a cells power.William Robert Grove

8、 (1811-1896)William Robert Grove (1811-1896) invented two cells of special significance. His first cell consisted of zinc in dilute sulfuric acid and platinum in concentrated nitric acid, separated by a porous pot (Grove Cell). This cell had nearly double the voltage of the first Daniell cell. His s

9、econd cell, was the forerunner of modern fuel cells. 电化学的应用电化学的应用 电解铝电解铝Paul Herout(1863-1914) Charles M. Hall(1863-1914) 电离学说电离学说 - 阿累尼乌斯阿累尼乌斯 “要解释电解质水溶液在稀释时导电要解释电解质水溶液在稀释时导电性的增强，必须假定电解质在洛液中性的增强，必须假定电解质在洛液中具有两种不同的形态，非活性的一分具有两种不同的形态，非活性的一分子形态，活性的子形态，活性的离子形态。实际上离子形态。实际上，稀释时电解质的部分分子就分解为，稀释时电解质的部分分子就分解

10、为离子，这是活性的形态；而另一部分离子，这是活性的形态；而另一部分则不变，这是非活性的形态则不变，这是非活性的形态” “当溶液稀释时，活性形态的数量当溶液稀释时，活性形态的数量增加，所以溶液导电性增强增加，所以溶液导电性增强”Hermann Walther Nernst (1864-1941)Hermann Walther Nernst (1864-1941) expressed his ambition to become a poet. In 1883, he had graduated first in his class at the Gymnasium of Graudenz (cu

11、rrently part of Poland), where his studies focused on classical literature, humanities, and natural science. Thirty-seven years later, he was awarded the Nobel Prize for chemistry in honor of his work in chemical thermodynamics. The man who adored the words of Shakespeare created poetry of a differe

12、nt meter when he bridged the quantum theory of Planck with the dynamics of chemical processes. 热化学热化学 1840年，彼得堡的黑斯（年，彼得堡的黑斯（G.H.Hess，18021850）提出）提出热总量恒定定律，热总量恒定定律， 奠定了热化奠定了热化学的基础。学的基础。哥本哈根的汤姆生（哥本哈根的汤姆生（Julius Thomsen， 18261909）研究）研究了许多化学变化的反应热，有了许多化学变化的反应热，有机化合物的结构和燃烧热的关机化合物的结构和燃烧热的关系；系；巴黎的贝特罗（巴黎的贝特

13、罗（P.E.M.Berthelot，18271907）对化学过程进行的方向、作）对化学过程进行的方向、作用的强弱与热量的关系等进行用的强弱与热量的关系等进行了研究。了研究。热化学反应方程式 在化学反应中，在物质变化的同时，还伴随有能量的变化，这种能量变在化学反应中，在物质变化的同时，还伴随有能量的变化，这种能量变化，常以热能的形式表现出来化，常以热能的形式表现出来.随着某一个化学反应所放出或吸收的热量随着某一个化学反应所放出或吸收的热量总和，只由最初和最后的状态决定，而同反应的途径完全无关。总和，只由最初和最后的状态决定，而同反应的途径完全无关。平衡过程热力学平衡过程热力学热力学第一定律热力学

14、第一定律热力学第二定律热力学第二定律在5个国家、由各种不同职业的10余位科学家各自独立发现。迈尔、焦耳、亥姆霍兹是主要贡献者。1842年，迈尔发表论无机界的力，表达能量守恒的思想。1843年，焦耳测定热能和机械功之间的热功当量关系。1847年，亥姆霍兹出版了论力的守恒，不同形式的能的数学表示式法国卡诺、德国莫尔、法国塞甘、瑞士赫斯、德国霍耳兹曼、英国格罗夫、丹麦柯耳丁以及法国伊伦，都作出了贡献热力学第一定律：能量守恒定律热力学第一定律：能量守恒定律一切物质都具有能量。能量既不一切物质都具有能量。能量既不可能创造，也不能消灭，它只能可能创造，也不能消灭，它只能在一定的条件下从一种形式转变在一定的

15、条件下从一种形式转变为另一种形式。而在转换中，能为另一种形式。而在转换中，能量的总量恒定不变量的总量恒定不变。1865年克劳修斯用宏观分析方法，为定量表述热力学第二定律，首先引入了状态函数熵（S）的概念 克劳修斯克劳修斯(1822-1888)热力学第二定律热力学第二定律开尔文开尔文( 1824-1907)十九世纪英国最伟大的物十九世纪英国最伟大的物理学家之一。理学家之一。18511851年在研究卡诺循环的年在研究卡诺循环的基础上提出第二定律的著基础上提出第二定律的著名叙述名叙述, , 创立热力学温标创立热力学温标。18581858年发表年发表能的递降学能的递降学说说。18661866年他主持装

16、设了第一年他主持装设了第一条越洋海底电缆条越洋海底电缆。热力学第二定律的经典表述热力学第二定律的经典表述克劳修斯（Clausius）的说法：“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化。”开尔文（Kelvin）的说法：“不可能从单一热源取出热使之完全变为功，而不发生其它的变化。” 后来被奥斯特瓦德(Ostward)表述为：“第二类永动机是不可能造成的”。第二类永动机：从单一热源吸热使之完全变为功而不留下任何影响。物理化学的创建物理化学的创建 Wilhelm Ostwald 化学总论教科书范霍夫在阿姆斯特丹建立学派创办期刊 物理化学杂志 Zeitschrift fr Physikalische Chemie F.W.Ostwald 德国化学家(1853-1932) 1909年Nobel化学奖获得者J.H.Vant Hoff 荷兰化学家(1852-1911) 1901年Nobel化学奖获得者S.A.Arrhenius瑞典化学家(1859-1927) 1903年Nobel化学奖获得者物理化学杂志创刊号上，同时摘要发表了瑞典化学家S.A.Arrhenius 的“电离学说”，上述三人都是