物理化学绪论.ppt

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1、1上一内容下一内容回主目录O返回2上一内容下一内容回主目录O返回3上一内容下一内容回主目录O返回物理化学的定义物理化学的定义物理化学研究的内容物理化学研究的内容学科的发展趋势学科的发展趋势物理化学应用物理化学应用物理化学的沿革物理化学的沿革物理化学的学习方法物理化学的学习方法 绪论绪论4上一内容下一内容回主目录O返回1.物理化学的定义：物理化学的定义：物理化学是化学的一门重物理化学是化学的一门重要的分支科学。它是用物理的基本原理和方法要的分支科学。它是用物理的基本原理和方法去探求化学变化基本规律的一门科学。去探求化学变化基本规律的一门科学。 2.物理化学研究的内容：物理化学研究的内容： （1）

2、化学变化的方向和限度）化学变化的方向和限度-热力学热力学 （2）化学变化的速率）化学变化的速率-动力学动力学 （3）物质的结构）物质的结构-结构化学和量子化学结构化学和量子化学 绪论绪论5上一内容下一内容回主目录O返回3.化学学科的发展趋势化学学科的发展趋势(1)从宏观到微观从宏观到微观 单用宏观的研究方法是不够的，只有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规律，才能掌握化学变化的本质和结构与物性的关系。物性的关系。 绪论绪论6上一内容下一内容回主目录O返回(2)从体相到表相从体相到表相纳米材

3、料的特异性与其极其巨大的表面纳米材料的特异性与其极其巨大的表面积有密切的关系积有密切的关系, ,纳米科学的迅猛发展纳米科学的迅猛发展, ,要要求对物质表相的性质有更深入的研究求对物质表相的性质有更深入的研究. . 复相化学反应总是在物质的表相上进复相化学反应总是在物质的表相上进行，随着测试手段的进步，了解表相反应行，随着测试手段的进步，了解表相反应的实际过程，将推动表面化学和多相催化的实际过程，将推动表面化学和多相催化反应动力学的发展反应动力学的发展. . 绪论绪论7上一内容下一内容回主目录O返回(3) 从单一学科到交叉学科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化学学科与其他

4、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，如具生命力的交叉科学，如: :生物化学、生物物理化学、生物热化学、生物化学、生物物理化学、生物热化学、生物电化学、分子生物学、地球化学、天生物电化学、分子生物学、地球化学、天体化学、计算化学、金属有机化学、物理体化学、计算化学、金属有机化学、物理有机化学等。有机化学等。 绪论绪论8上一内容下一内容回主目录O返回(4)从平衡态到研究非平衡态从平衡态到研究非平衡态自然界中的所有实际过程都是开放体系自然界中的所有实际过程都是开放体系的非平衡热力学过程的非平衡热力学过程. .经典热力学只研究

5、平衡态和封闭体系或经典热力学只研究平衡态和封闭体系或孤立体系孤立体系. .非平衡态的开放体系的研究更具有实际非平衡态的开放体系的研究更具有实际意义，自意义，自Prigogine提出耗散结构以来，提出耗散结构以来，逐渐形成了非线性逐渐形成了非线性非平衡态热力学学科非平衡态热力学学科, ,并成为现代科学研究的前沿领域并成为现代科学研究的前沿领域. . 绪论绪论9上一内容下一内容回主目录O返回 绪论绪论化学是一门中心学科化学是一门中心学科10上一内容下一内容回主目录O返回4.物理化学应用实例物理化学应用实例Ca(NO3)24H2O+Na2SO410H2O=CaSO4+2NaNO3+14H2O 绪论绪

6、论11上一内容下一内容回主目录O返回物理化学的目的：目的 物理化学主要是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，更好地驾驭化学，使之为生产实际服务。12上一内容下一内容回主目录O返回v如有机化学家应用动力学探索反应机理，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。13上一内容下一内容回主目录O返回 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

7、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。14上一内容下一内容回主目录O返回 C（石墨）（石墨） C（金刚石）反应条件探索（金刚石）反应条件探索 寻找氨合成反应寻找氨合成反应 N2 + 3H2 2NH3 在常温下在常温下的催化剂可能性的催化剂可能性 人造羊毛原料丙烯氰合成工艺的改进人造羊毛原料丙烯氰合成工艺的改进旧工艺：旧工艺：CH2=CH-CH3 + HCN CH2=CH-CN（产品）（产品）+ CH4 新工艺：新工艺： CH2=CH-CH3 + NH3 CH2 =CH-CN + 3H2 rGm 0 H2 + O2 H2O rGm 0 总反应总反应 rGm

8、0 ，寻找合适的催化剂，使这一反应工业化，寻找合适的催化剂，使这一反应工业化 绪论绪论具体例子：具体例子：15上一内容下一内容回主目录O返回Inorganic ChemistryAnalyticalChemistryOrganicChemistryPhysicalChemistryfooteyehandhead 绪论绪论16上一内容下一内容回主目录O返回5.物理化学的沿革物理化学的沿革 绪论绪论 最早使用最早使用“物理化学物理化学”术语的是十八世术语的是十八世纪中叶俄国科学家罗蒙诺索夫，到纪中叶俄国科学家罗蒙诺索夫，到1887年德年德国科学家奥斯特瓦尔德国科学家奥斯特瓦尔德W.Ostwald和

9、荷兰科和荷兰科学家范特霍夫（学家范特霍夫（J.H.Vant Hoff）合办）合办物物理化学杂志理化学杂志创刊，此后物理化学这个名称创刊，此后物理化学这个名称就逐渐采用起来。就逐渐采用起来。 17上一内容下一内容回主目录O返回 十九世纪前期建立的十九世纪前期建立的道尔顿道尔顿原子论和原子论和阿夫加德罗德阿夫加德罗德分子论；分子论；1840年年盖斯盖斯的热化的热化学定律；学定律；1869年的年的门捷列夫门捷列夫元素周期律；元素周期律；热力学第一定律和第二定律热力学第一定律和第二定律 ；1876年年吉布吉布斯斯的多相平衡体系的相律关系；的多相平衡体系的相律关系；1984年年范范特霍夫特霍夫创立的稀溶

10、液理论创立的稀溶液理论 ； 1886年年阿累阿累尼乌斯尼乌斯提出了电离学说提出了电离学说 ；1906年年能斯特能斯特发发现了热定理现了热定理 等这些理论的建立都为物理化等这些理论的建立都为物理化学的形成和发展奠定了基础。促使物理化学的形成和发展奠定了基础。促使物理化学学科不断地发展和完善。学学科不断地发展和完善。 绪论绪论18上一内容下一内容回主目录O返回 物理化学在物理化学在20世纪发展很快，取得了许多重世纪发展很快，取得了许多重大成果，根据统计，大成果，根据统计，20世纪诺贝尔化学奖世纪诺贝尔化学奖获得者中，约获得者中，约63%是从事物理化学领域研究是从事物理化学领域研究的科学家的科学家，

11、在中国科学院化学学部的院士，在中国科学院化学学部的院士中，近中，近1/3是研究物理化学或者是物理化学是研究物理化学或者是物理化学某一个领域的科学家某一个领域的科学家，作为极富生命力的，作为极富生命力的化学基础学科，物理化学又是新的交叉学化学基础学科，物理化学又是新的交叉学科形成和发展的重要基础。科形成和发展的重要基础。 绪论绪论19上一内容下一内容回主目录O返回物理化学发展的重要人物“三剑客” F.W.Ostwald F.W.Ostwald 德国化学家德国化学家(1853-1932) (1853-1932) 19091909年年NobelNobel化化学奖获得者学奖获得者 J.H.Vant J

12、.H.Vant Hoff Hoff 荷兰化学荷兰化学家家(1852-1911) (1852-1911) 19011901年年NobelNobel化化学奖获得者学奖获得者 S.A.ArrheniS.A.Arrheninsns瑞典化学瑞典化学家家(1859-(1859-1927) 19031927) 1903年年NobelNobel化学化学奖获得者奖获得者 绪论绪论20上一内容下一内容回主目录O返回 凡是具有较好的凡是具有较好的物理化学物理化学素养的大学毕素养的大学毕业生，适应能力强，后劲足。由于具有较好业生，适应能力强，后劲足。由于具有较好的理论基础，他们容易触类旁通，自学深造的理论基础，他们容

13、易触类旁通，自学深造，能较快适应工作的变动，开辟新的研究阵，能较快适应工作的变动，开辟新的研究阵地，从而有可能站在国际科技发展的前言。地，从而有可能站在国际科技发展的前言。国家高等教育课程研究中心国家高等教育课程研究中心 绪论绪论学习物理化学对我们有什么用？学习物理化学对我们有什么用？21上一内容下一内容回主目录O返回26.物理化学的学习方法：物理化学的学习方法：v1. 1.课前预习，课后复习，紧紧抓住基本概课前预习，课后复习，紧紧抓住基本概念念 , , 反复讨论与思考反复讨论与思考. . v2.2. 多做习题多做习题. .好的习题是如何解决实际问题好的习题是如何解决实际问题的范例的范例. .

14、v3.3. 重视物理化学实验重视物理化学实验, , 通过做实验加深对通过做实验加深对理论的理解理论的理解. .v4.4. 注意前后知识的连贯性注意前后知识的连贯性. . 绪论绪论22上一内容下一内容回主目录O返回大学学习的目的？大学学习的目的？知识还是思想？知识还是思想？(Knowledge or idea?)“我要那支金手指！我要那支金手指！” 寓言寓言思想比知识更重要！思想比知识更重要！(Idea is more important than knowledge ) 绪论绪论23上一内容下一内容回主目录O返回参考书籍傅献彩傅献彩.沈文霞沈文霞.姚天扬姚天扬. 物理化学物理化学.第五版第五版.北京：高等教育出版社，北京：高等教育出版社，2005 绪论绪论印永嘉等编印永嘉等编. 物理化学简明教程物理化学简明教程.北京：高等教育出版社，北京：高等教育出版社，2003 顾惕人顾惕人.朱步瑶朱步瑶.李外郎李外郎.马季铭马季铭.戴乐蓉戴乐蓉.程屠民程屠民. 表面化学表面化学.北京：科学出版社，北京：科学出版社，2001