物理化学简介.ppt

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1、111-1211-12学年第学年第1 1学期学期 (2011.8.31) (2011.8.31) 物理化学物理化学物理化学物理化学2绪论绪论0.1 物理化学物理化学一门无处不在的学科一门无处不在的学科0.2 学习物理化学的要求及方法学习物理化学的要求及方法0.3 物理量的表示及运算物理量的表示及运算30.1 0.1 物理化学物理化学一门无处不在的学科一门无处不在的学科何谓物理化学何谓物理化学 (Physical Chemistry) ？物理化学物理化学 是从物质的物理现象与化学现象的联系入是从物质的物理现象与化学现象的联系入 手，探求化学变化基本规律的一门学科。手，探求化学变化基本规律的一门学

2、科。“用物理的理论、物理的实验手段用物理的理论、物理的实验手段”， 探求化学变化基本规律的一门学科。探求化学变化基本规律的一门学科。目的目的 主要是为了解决生产实践和科学实验中向主要是为了解决生产实践和科学实验中向 化学提出的理论问题，揭示化学变化的本质，化学提出的理论问题，揭示化学变化的本质， 更好地驾驭化学，使之为生产服务。更好地驾驭化学，使之为生产服务。40.1 0.1 物理化学物理化学一门无处不在的学科一门无处不在的学科何谓物理化学何谓物理化学 (Physical Chemistry) ？“无机化学和有机化学涉及化学家研究的物质无机化学和有机化学涉及化学家研究的物质”“分析化学是化学家

3、的眼睛分析化学是化学家的眼睛”“物理化学是化学家的灵魂物理化学是化学家的灵魂”“一个有物理化学头脑的化学工作者，在从事一个有物理化学头脑的化学工作者，在从事科研创新中会避免盲目性，没有理论指导下的科研创新中会避免盲目性，没有理论指导下的实验是盲目的实验。实验是盲目的实验。”地位地位5 宏宏 观观微微 观观 体体 相相表表 相相 静静 态态动动 态态 定定 性性定定 量量 单一学科单一学科交叉学科交叉学科现代学科发展的五大趋势现代学科发展的五大趋势: : 1887年年Ostwald（德）和（德）和vant Hoff（荷兰）联合创办德文（荷兰）联合创办德文的的物理化学杂志物理化学杂志，标志物理化学

4、这一名词和这一学科的诞，标志物理化学这一名词和这一学科的诞生和开始。生和开始。0.1 0.1 物理化学物理化学一门无处不在的学科一门无处不在的学科6 只有深入到微观，研究分子、原子层次的规律，才能只有深入到微观，研究分子、原子层次的规律，才能了解结构与性质的关系，掌握化学变化的本质。了解结构与性质的关系，掌握化学变化的本质。宏观(看得见的物体)介观(纳米材料)微观(原子、分子) 宏宏 观观微微 观观0.1 0.1 物理化学物理化学一门无处不在的学科一门无处不在的学科7 化学反应总是在表相上进行。物质表面（界面）化学反应总是在表相上进行。物质表面（界面）具有体相所不具有的特殊性质。推动了多相催化

5、和具有体相所不具有的特殊性质。推动了多相催化和表面化学的发展。表面化学的发展。 体体 相相表表 相相0.1 0.1 物理化学物理化学一门无处不在的学科一门无处不在的学科8 热力学研究方法是从静态，利用热力学函数判热力学研究方法是从静态，利用热力学函数判断变化的方向和限度，但无法给出变化的细节。断变化的方向和限度，但无法给出变化的细节。 激光技术和分子束技术的出现，可以真正地研激光技术和分子束技术的出现，可以真正地研究化学反应的动态变化。究化学反应的动态变化。 分子反应动力学分子反应动力学已成为非常活跃的学科。已成为非常活跃的学科。 静静 态态动动 态态0.1 0.1 物理化学物理化学一门无处不

6、在的学科一门无处不在的学科9 随着计算机科学、自动化技术的飞速发展，大大缩随着计算机科学、自动化技术的飞速发展，大大缩短了数据处理的时间，并可进行自动记录和人工拟合。短了数据处理的时间，并可进行自动记录和人工拟合。 使许多以前只能做定性研究的课题现在可进行比较精确的定量监测，做原位反应。 利用计算机还可以进行模拟放大和分子设计。利用计算机还可以进行模拟放大和分子设计。 定定 性性定定 量量0.1 0.1 物理化学物理化学一门无处不在的学科一门无处不在的学科10化学学科内部化学学科内部及与其他学科及与其他学科相互渗透、相相互渗透、相互结合，互结合，形成形成了许多极具生了许多极具生命力的命力的边缘

7、学边缘学科科，如：，如：生物药学天文医学化学计算材料计算化学生物化学药物化学材料化学天体化学医用化学 单一学科单一学科交叉边缘学科交叉边缘学科0.1 0.1 物理化学物理化学一门无处不在的学科一门无处不在的学科11物理化学物理化学理论基础理论基础化学化学 轻工轻工 材料材料 化工化工 农林农林 冶金冶金 医药医药 地质地质 热工热工 生物生物 0.1 0.1 物理化学物理化学一门无处不在的学科一门无处不在的学科120.1 0.1 物理化学物理化学一门无处不在的学科一门无处不在的学科热力学：热力学：Possibility6126?266OHCOHC 例例：动力学动力学：Feasibility“所

8、费多于所当费，所得少于可得都是浪费所费多于所当费，所得少于可得都是浪费” 化学反应的方向和限度化学反应的方向和限度（Chemical thermodynamics） 化学反应的速率和机理问题化学反应的速率和机理问题 （Chemical kinetics） 物质性质与微观结构之间的关系问题物质性质与微观结构之间的关系问题（structural chemistry)（26章）（11章）物理化学的主要内容有哪些？物理化学的主要内容有哪些？130.2 0.2 学习物理化学的要求及方法学习物理化学的要求及方法概念多概念多理论多理论多公式多公式多计算复杂计算复杂课程特点课程特点“三多一复杂三多一复杂” 学

9、习物理化学课程与其他课程的学习既有相同学习物理化学课程与其他课程的学习既有相同点也有不同点。物理化学课程综合性强，各章节既点也有不同点。物理化学课程综合性强，各章节既有联系又相对独立。因此，学习时切忌死记硬背。有联系又相对独立。因此，学习时切忌死记硬背。学习要求学习要求140.2 0.2 学习物理化学的要求及方法学习物理化学的要求及方法学习要求学习要求1. 多动脑 多给自己提问，多问几个为什么，如：前人提出多给自己提问，多问几个为什么，如：前人提出问题和解决问题的思路和方法有什么可取之处，有什问题和解决问题的思路和方法有什么可取之处，有什么局限性，方法是否严谨？结论是否可靠？你能否找么局限性，

10、方法是否严谨？结论是否可靠？你能否找出例外情况？出例外情况？ 150.2 0.2 学习物理化学的要求及方法学习物理化学的要求及方法 及时地对各章节的重点难点加以归纳与总结；及时地对各章节的重点难点加以归纳与总结； 最好花些时间对一些重要公式加以推导以加深理解最好花些时间对一些重要公式加以推导以加深理解; ; 多做习题特别是综合性的习题，在做习题的过程中多做习题特别是综合性的习题，在做习题的过程中 加深对重要概念和公式的理解。加深对重要概念和公式的理解。 学习要求学习要求2. 多动笔参考书参考书物理化学简明教程物理化学简明教程山东大学印永嘉等编山东大学印永嘉等编 物理化学物理化学 南京大学傅献彩

11、等编南京大学傅献彩等编 16一周交一次，一周交一次，每周五下午每周五下午15：3017：00交至交至食工楼食工楼B308；准备；准备2个个作业本轮换作业本轮换, 排序上交！排序上交！出勤作业出勤作业(小测验小测验)：20%30 %期末考试：期末考试：70% 80 % 作业作业成绩评定成绩评定0.0.2 2 学习物理化学的要求及方法学习物理化学的要求及方法17 物理化学是一门严格定量的科学，它经常用定物理化学是一门严格定量的科学，它经常用定量的公式来描述物理量间的关系，因此，正确掌握量的公式来描述物理量间的关系，因此，正确掌握物理量的表示方法及运算规则是学好物理化学的必物理量的表示方法及运算规则

12、是学好物理化学的必要条件。要条件。 按照国际标准化组织（按照国际标准化组织（ISO）的建议，为了计量）的建议，为了计量某物理量，首先须选定一个作为尺度的特殊物理量，某物理量，首先须选定一个作为尺度的特殊物理量，这就是该物理量的单位，这就是该物理量的单位，简称为单位简称为单位。然后再用计。然后再用计 量单位来量度该物理量，看看物理量中含有多少个量单位来量度该物理量，看看物理量中含有多少个 计量单位，计量单位，量和单位之比是数值，是纯数量和单位之比是数值，是纯数。0.3 0.3 物理量的表示及运算物理量的表示及运算181. 物理量的表示单单位位数数值值物物理理量量 AAA量的符号量的符号 通常是拉

13、丁字母或希腊字通常是拉丁字母或希腊字母，有时带有下标或其它说明母，有时带有下标或其它说明性标记。必须用性标记。必须用斜体印刷斜体印刷，下，下标是物理量也用斜体但其它说标是物理量也用斜体但其它说明性标记用正体。明性标记用正体。单位符号单位符号 一般用小写字母，如一般用小写字母，如果单位的名称来源于人名果单位的名称来源于人名，则其第一字母用大写并，则其第一字母用大写并且应当用且应当用正体印刷正体印刷。0.3 0.3 物理量的表示及运算物理量的表示及运算191. 物理量的表示单单位位数数值值物物理理量量 AAAPap101325kPap325.101单位单位物理量物理量数值数值 AAA 325.10

14、1akPp为了区别量本身和用特定单位表示的量的数值，为了区别量本身和用特定单位表示的量的数值， 应该用纯数作图或列表。应该用纯数作图或列表。0.3 0.3 物理量的表示及运算物理量的表示及运算201. 物理量的表示 在列表时，在表头上说明这些数值时，一是要标在列表时，在表头上说明这些数值时，一是要标明数值表示什么量，此外还要表明用的是什么单位。明数值表示什么量，此外还要表明用的是什么单位。表表1 各种不同压力下各种不同压力下 HBr 的密度的密度( (273.15K) )p(kPa)101.3267.54733.7730(gdm-3)3.64442.42201.2074/p(dm3kPa-1)

15、0.035970.035860.035750.035640.3 0.3 物理量的表示及运算物理量的表示及运算211. 物理量的表示yy/xxyx示意图0.3 0.3 物理量的表示及运算物理量的表示及运算222. 2.对数中的物理量对数中的物理量 ln x、ex中的中的 x 为无量纲的纯数为无量纲的纯数因为因为 x 原为有量纲的物理量原为有量纲的物理量 dx/x 无量纲无量纲dx/x = dlnx 无量纲无量纲 /ln(/(xxdxxxxdCxxdxxlnln结论结论 物理量必须化为纯数才能取对数；物理量必须化为纯数才能取对数； ln x 是是 ln x/x的简化。的简化。 0.3 0.3 物理

16、量的表示及运算物理量的表示及运算232.对数中的物理量 例如例如 克劳修斯克劳修斯克拉佩龙方程克拉佩龙方程2/lnRTHdTpdmvapCRTHpmvap/ln)/ln(lnppp即为该式中：0.3 0.3 物理量的表示及运算物理量的表示及运算24 在在量和单位量和单位国家标准中包括三种形式的方国家标准中包括三种形式的方程式，即程式，即量方程式量方程式，数值方程式数值方程式和和单位方程式单位方程式。3. 量值计算 量方程式量方程式 是表示物理量之间的关系。是表示物理量之间的关系。 量是与所用单位无关的，因此量的方程式也与量是与所用单位无关的，因此量的方程式也与单位无关，即无论选用何种单位来表达其中的量都单位无关，即无论选用何种单位来表达其中的量都不影响量之间的关系。不影响量之间的关系。 例如例如 mVRTp pRTVm0.3 0.3 物理量的表示及运算物理量的表示及运算253. 量值计算数值方程式数值方程式 只给数值间的关系而不给量之间的关系只给数值间的关系而不给量之间的关系 在数值方程式中，一定要指明所用的单位，否则在数值方程式中，一定要指明所用的单位，否则就毫无疑义。就毫无疑义。