《物理化学0课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理化学0课件（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2019/6/21,物理化学电子教案,材料与化学化工学部,苏州大学,版权所有：苏州大学材料与化学化工学部 Copyright 2008 Soochow University. All rights reserved.,2019/6/21,课程目录,绪论 第一章 热力学第一定律 第二章 热力学第二定律 第三章 化学势 第四章 化学平衡,第五章 多相平衡 第七章 电化学 第八章 表面现象与分散系统 第九章 化学动力学基本原理 第十章 复合反应动力学,2019/6/21,绪 论,有关数学知识的复习,有关气体知识的复习,绪 论,2019/6/21,一、 绪 论,1. 什么是物理化学,3. 物理化学的研
2、究方法,4. 物理化学的建立与发展,5. 物理化学课程的学习方法,2. 物理化学的研究内容,2019/6/21,1、什么是物理化学,物理化学是从物质的物理现象和化学现象的联系入手，来探求化学变化及相关的物理变化基本规律的一门科学。 -傅献彩-,2019/6/21,1、什么是物理化学,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的特殊规律的学科。 - 中国大百科全书（唐有祺）-,2019/6/21,印永嘉教授： “无机化学是化学的四肢，有机化学是化学的驱体，分析化学是化学的眼睛，而物理化学是化学的灵魂” 。,1、什么是物理化学,“没有物理化学知识的人，不能说懂得化学
3、”。,2019/6/21,物理化学是化学学科中的一个重要分支，是化学科学的理论基础。,化学反应,压力p 体积V 温度T,能量转化,总结规律,伴随着,物理化学,变化,热 光 电,1、什么是物理化学,2019/6/21,物理化学,用物理的理论和实验方法,研究化学变化的本质与规律,物理现象,化学现象,1、什么是物理化学,2019/6/21,2、物理化学的研究内容,研究内容： (1) 化学变化的方向和限度问题化学热力学 (2) 化学反应的速率和机理问题化学动力学 (3) 物质的性质与其结构之间的关系问题,2019/6/21,2、物理化学的研究内容,化学热力学,统计力学,结构化学 与 量子化学,化学动力
4、学,2019/6/21,采用归纳法和演绎法这一对逻辑方法。,按照“实践认识再实践再认识”的形式，往复循环以至无穷。,常用的研究方法有：,热力学方法、统计力学方法和量子力学方法。,3、物理化学的研究方法,本课程中主要应用热力学方法。,2019/6/21,热力学方法：,3、物理化学的研究方法,以众多质点组成的宏观体系作为研究对象，以两个经典热力学定律为基础，用一系列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。经典热力学方法只适用于平衡体系。,2019/6/21,统计力学方法：,3、物理化学的研究方法,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
5、能计算一些热力学的宏观性质。,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，从而指示物性与结构之间的关系。,2019/6/21,1887年德国科学家W.Ostwald和荷兰科学家J.H. vant Hoff 合办的物理化学杂志(德文）创刊，标志着物理化学的正式建立。,W. Ostwald (18531932),J. H. vant Hoff (18521911),4、物理化学的建立与发展,2019/6/21,20世纪前期迅速发展,界面化学,热化学,电化学,化学热力学,新测试手段和新数据处理方法不断涌现。,形成了许多新的分支领
6、域，如：,4、物理化学的建立与发展,2019/6/21,20世纪中叶后发展趋势和特点：,(1) 从宏观到微观,(2) 从体相到表相,(4) 从定性到定量,(5) 从单一学科到边缘学科,(6) 从平衡态的研究到非平衡态的研究,(3) 从静态到动态,4、物理化学的建立与发展,2019/6/21,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物性的关系。,(1) 从宏观到微观量子化学、蛋白质分子工程,宏观,(看得见的物体),4、物理化学的建立与发展,2019/6/21,(2) 从体相到表相表面化学、胶体化学,在多相系统中，化学反应总是在表相上进行。随着测试手段的进步，了
7、解表相反应的实际过程，推动表面化学和多相催化的发展。,4、物理化学的建立与发展,2019/6/21,(3) 从静态到动态飞秒（10-12s）化学、分子反应动力学,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。,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问题。,分子反应动力学已成为非常活跃的学科。,4、物理化学的建立与发展,2019/6/21,(4) 从定性到定量计算化学,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定量监测，做原位反应，如：,利用计算机还可以进行模拟放大
8、和分子设计。,4、物理化学的建立与发展,2019/6/21,(5) 从单一学科到边缘学科,化学学科内部及与其他学科相互渗透、相互结合，形成了许多极具生命力的边缘学科，如：,4、物理化学的建立与发展,2019/6/21,平衡态热力学只研究平衡态和可逆过程的系统，主要研究封闭系统或孤立系统。,(6) 从平衡态的研究到非平衡态的研究非线性化学,对处于非平衡态的敞开系统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。,Prigogine对非平衡态热力学有突出贡献，这个学科分支成为当前理论化学的研究前沿之一。,4、物理化学的建立与发展,2019/6/21,21世纪物理化学的
9、主要发展趋势与前沿,催化基础的研究； 新型功能材料的研究； 分子动态学的研究； 生物大分子和药物大分子的研究。,2019/6/21,5、如何学好物理化学,同学们学习了无机化学、有机化学，一般讨论的方法是研究分子的破坏与原子的重新组合，写出化学反应方程式，有了化学方程式，就解决了大问题。而讨论物理化学，就不是这样。,因此，物理化学讨论问题的方法不同于无机化学，有机化学，不是只用化学方程式，而主要用状态函数来描述反应物系的物理和化学变化。这是大家不熟悉的方法。,2019/6/21,5、如何学好物理化学,物理化学中有多少状态函数呢？用一句英文：,Good Physicists Have Studie
10、d Under Very Fine Teacher.,一共八个状态函数，大家已在普通物理中学习了 T、p 、V。,2019/6/21,5、如何学好物理化学,经验之谈：,1. 抓住每章重点; 2. 掌握主要公式的物理意义和使用条件; 3. 课前自学，认真做笔记，及时复习; 4. 注意章节之间的联系，做到融会贯通; 5. 重视做习题，培养独立思考的能力， 检查自己对课程内容的掌握程度。,2019/6/21,5、如何学好物理化学,2019/6/21,（1）参考书： 物理化学(上、下) 傅献彩等编（南京大学) 物理化学习题精解（上、下） （北京大学) 物理化学习题详解 （武汉大学）,有关课程的几点具体
11、要求：, 物理化学例题与习题 （印永嘉等）,此书为教材的配套习题解。需要的同学可按如下地址邮购： 北京市东城区沙滩后街55号高等教育出版社 邮编 100009 网址 http:/,2019/6/21,（2）作业：每章交1次习题作业（两班交叉）。缺交1次，在期末总成绩中扣去2分，迟交1次扣1分。平时作业占期末总评成绩的10%，即满分10分。,（3）答疑 课间或课后，必要时特别安排。,有关课程的几点具体要求：,（4）成绩评定： 平时成绩：10%，期中考试：20 %， 期末考试：70%,2019/6/21,二、有关数学知识的复习,函数：Z = f(x,y) 如理想气体的压力、温度和体积三个物理量中：
12、 p=f1(T,V), 压力是温度和体积的函数 V=f2(T,p), 体积是温度和压力的函数 T=f3(p,V), 温度是压力和体积的函数,2019/6/21, 偏微商的物理意义：如p=f (T,V),注意：其意义是变化率而不是变化值; 其几何意义是变化曲线的斜率.,表示等容条件下 p随T的变化率;,表示等温条件下 p随V的变化率;,p,T,(p/T)V,p,V,(p/V)T,2019/6/21,其物理意义： p是一个状态函数，dp只与始、终态有关，而与途径无关。,全微分: 若p=f(T,V),2019/6/21,5.欧拉循环关系式,与求导次序无关,偏微分的性质：,2019/6/21,6.微分
13、法则与积分法则（附录V）,2019/6/21,三、有关气体知识的复习,1-1 理想气体,1. 理想气体状态方程,R = 8.314 J. K-1.mol-1 = 1.987cal. K-1.mol-1 = 0.08206 atm.L. K-1.mol-1,2019/6/21,2.分压和道尔顿分压定律,如：,在理想气体混合物中，某一组分B的分压即为该气体在与混合气同样温度下，单占有混合气总体积时的压力。,2019/6/21,2-2 实际气体（Real gas),实际气体的状态方程 van der Waals equation,n=1,n1,其中： a/Vm2是分子间吸引力，这种吸引力的存在削弱了分子向器壁施加的压力，使实际气体压力减小，称为内压力。 a 值越大，分子间引力越大，越易液化。 b 值约为分子体积的4倍b=4(4/3r3)L, 是对有效总体积的减少。,n=1,n1,E-mail ： OFF TEL: 65880371 TEL：13862039612 OFFICE: 701-1241,联系方式,
