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1、新年好新年好指导师：王舜指导师：王舜 教授教授电话：电话：（600）13758451188Email: 物理化学（物理化学（07材料材料）问题的提出：问题的提出：（1 1）小液滴、气泡和肥皂泡等都有呈球形的趋势？）小液滴、气泡和肥皂泡等都有呈球形的趋势？晶莹剔透的露珠晶莹剔透的露珠（2 2）面粉也会爆炸吗？）面粉也会爆炸吗？黑龙江省哈尔滨市的一个黑龙江省哈尔滨市的一个纺织厂的亚麻车间就发生纺织厂的亚麻车间就发生了一次粉尘爆炸了一次粉尘爆炸（3 3）“锄地保墒锄地保墒”的科学道理？的科学道理？（4 4）有机物蒸馏时加沸石或废瓷石以防止暴沸？）有机物蒸馏时加沸石或废瓷石以防止暴沸？（5 5）真金真
2、的不怕火吗？）真金真的不怕火吗？（6 6）花妆品的作用）花妆品的作用? ?2006年刘晓庆是否依然年刘晓庆是否依然 “年轻漂亮年轻漂亮” 年轻姑娘刘晓庆年轻姑娘刘晓庆（7 7）神奇的表面）神奇的表面-自清洁玻璃自清洁玻璃0.1 0.1 物理化学的建立物理化学的建立一、建立一、建立钻木取火（古代）钻木取火（古代） 火箭实验（北宋）火箭实验（北宋） 物理化学物理化学杂志创办杂志创办( (德文，德文，18871887年）年） “物理化学三剑客物理化学三剑客”：范霍夫：范霍夫：由于在溶液渗透压和化学动力学的研究成果，由于在溶液渗透压和化学动力学的研究成果， 于于19011901年，成为第一个诺贝尔化学
3、奖获得者。年，成为第一个诺贝尔化学奖获得者。 阿累尼乌斯：阿累尼乌斯：由于在化学动力学、溶液酸碱理论等领由于在化学动力学、溶液酸碱理论等领域的卓越成就，域的卓越成就，19031903年荣获了诺贝尔化学奖，成为瑞年荣获了诺贝尔化学奖，成为瑞典第一位获此科学大奖的科学家。典第一位获此科学大奖的科学家。奥斯特瓦尔德奥斯特瓦尔德：在催化研究、化学平衡和化学反应速：在催化研究、化学平衡和化学反应速 度方面的卓越贡献，于度方面的卓越贡献，于19091909年获得诺贝尔化学奖。年获得诺贝尔化学奖。 荷兰化学家，荷兰化学家，18521852年年8 8月月3030日生于鹿特丹一个日生于鹿特丹一个 医生家庭。阿姆
4、斯特丹大学化学、矿物学、医生家庭。阿姆斯特丹大学化学、矿物学、 和地质学教授，荷兰皇家学会会员，柏林科和地质学教授，荷兰皇家学会会员，柏林科 学院院士等。学院院士等。主主要要贡贡献献：（1 1）首首先先提提出出碳碳正正四四面面体体构构型型的的立立体体概概念念，弄弄清清了了有有机机物物旋旋光光异异构构的的原原因因，开开辟辟了了立立体体化化学学的的新新领领域域；（2 2）发发展展近近代代溶溶液液理理论论，如如渗渗透透压压、凝凝固固点点、沸沸点点和和蒸蒸气气压压理理论论；（3 3）应应用用相相律律研研究究盐盐的的结结晶晶过过程程；（4 4）与与奥奥斯斯特特瓦瓦尔尔德德一一起起创创办办了了物理化学杂志
5、。物理化学杂志。网站：网站：http:/http:/zhangzczhangzc. HenricusJacobus Henricus vant Hoff vant Hoff） 瑞典物理化学家。瑞典物理化学家。18591859年年2 2月月1919日生于瑞典日生于瑞典 乌普萨拉附近的维克。德国电化学学会会员。乌普萨拉附近的维克。德国电化学学会会员。 主要贡献：主要贡献：（1 1）电离理论的基本观点：电离理论的基本观点：“由由于水的作用，电解质在溶液中具有两种不同的形态，于水的作用，电解质在溶液中具有两种不同的形态，非活性的分子形态，活性的离子形态。溶液稀释时，非活性的分子形态，活性的离子形态。
6、溶液稀释时，活性形态的数量增加，所以溶液导电性增大活性形态的数量增加，所以溶液导电性增大”；（；（2 2）提出了酸、碱的定义；（提出了酸、碱的定义；（3 3）解释了反应速率与温度）解释了反应速率与温度的关系，提出活化能的概念及与反应热的关系等的关系，提出活化能的概念及与反应热的关系等http:/www.http:/ August Arrhenius) 德国物理化学家，德国物理化学家，18531853年年9 9月月2 2日生于俄国拉脱日生于俄国拉脱 维亚的小乡村里加。一生共著书维亚的小乡村里加。一生共著书7777种，发表种，发表 300 300多篇论文。多篇论文。主要贡献：主要贡献：（1 1）支
7、持阿累尼乌斯的电解质电离理论，支持阿累尼乌斯的电解质电离理论，并提出自己的稀释定律；用电离平衡理论解释了酸碱并提出自己的稀释定律；用电离平衡理论解释了酸碱指示剂的变色机理；（指示剂的变色机理；（2 2）研究了酸的电导率，溶液的）研究了酸的电导率，溶液的粘滞性，纯水的电离等；（粘滞性，纯水的电离等；（3 3）提出关于催化剂的现代）提出关于催化剂的现代观点，完成了使氨发生氧化，生成氧化氮的研究工作观点，完成了使氨发生氧化，生成氧化氮的研究工作并创立了新的颜色理论，著有颜色学。并创立了新的颜色理论，著有颜色学。网站：网站：http:/http:/zhangzczhangzc. Wilhelm Fr
8、iedrich Wilhelm OstwaldOstwald） 黄子卿黄子卿的定义：的定义：物理化学物理化学是从物理现象和化是从物理现象和化 学现象的联系找出物质变化的基本原理的一学现象的联系找出物质变化的基本原理的一 种科学。种科学。网站：网站：http:/http:/zhangzczhangzc. 唐有祺唐有祺的定义：的定义：物理化学物理化学是化学学科中的一是化学学科中的一 个重要学科，它借助数学、物理学等基础科个重要学科，它借助数学、物理学等基础科 学的理论及其提供的实验手段，研究化学科学的理论及其提供的实验手段，研究化学科学中的原理和方法，研究化学体系行为学中的原理和方法，研究化学体
9、系行为最一般的宏观最一般的宏观、微观规律和理论、微观规律和理论的学科，是化学的的学科，是化学的理论基础理论基础。网站：网站：http:/www.http:/www.pkupku. .eduedu. .cncn/about/about/yuanshiyuanshi/ /tyqtyq. .htmhtm0.2 0.2 物理化学的定义物理化学的定义0.3 0.3 物理化学的物理化学的发展发展1 1。促进化学学科由实验科学向理论科学迈进。促进化学学科由实验科学向理论科学迈进2 2。由单一学科到边缘学科（光化学，电化学，磁化。由单一学科到边缘学科（光化学，电化学，磁化学，高能化学，晶体化学等）学，高能化学
10、，晶体化学等）3 3。从宏观到微观。从宏观到微观-量子化学、蛋白质分子工程量子化学、蛋白质分子工程4 4。从体相到表相。从体相到表相-表面化学，胶体化学表面化学，胶体化学5 5。从静态到动态。从静态到动态-化学动力学（飞秒化学等）化学动力学（飞秒化学等） 分子反应动态学分子反应动态学6 6。从定性到定量。从定性到定量-计算化学计算化学7 7。从平衡态到非平衡态。从平衡态到非平衡态-非线性化学非线性化学0.4 0.4 物理化学的研究对象物理化学的研究对象一、化学变化的方向与限度问题一、化学变化的方向与限度问题-化学热力学化学热力学举例：（举例：（1 1）碳）碳 ？ 金刚石金刚石 （2 2）N N
11、2 2 + 3H+ 3H2 2 2NH 2NH3 3 （3 3）2H2H2 2 + O + O2 2 2H 2H2 2O O二、化学反应的速率与机理问题二、化学反应的速率与机理问题-化学动力学化学动力学举例：举例：当代三大环境问题：当代三大环境问题：“遮阳伞遮阳伞”破了，破了，“棉被棉被”太厚了，雨水变酸了。解决的关键：太厚了，雨水变酸了。解决的关键：机制机制 21世纪化学的热点研究领域之一世纪化学的热点研究领域之一可持续发展的基本化学问题可持续发展的基本化学问题可持续发展的基本化学问题可持续发展的基本化学问题绿色化学和环境化学绿色化学和环境化学绿色化学和环境化学绿色化学和环境化学 绿色化学绿
12、色化学绿色化学绿色化学是从源头上杜绝不安全因素，其主导是从源头上杜绝不安全因素，其主导是从源头上杜绝不安全因素，其主导是从源头上杜绝不安全因素，其主导思想是在思想是在思想是在思想是在工业中工业中工业中工业中采用无毒、无害的原料和溶剂，采采用无毒、无害的原料和溶剂，采采用无毒、无害的原料和溶剂，采采用无毒、无害的原料和溶剂，采用高选择性的化学反应，生产环境友好的产品；在用高选择性的化学反应，生产环境友好的产品；在用高选择性的化学反应，生产环境友好的产品；在用高选择性的化学反应，生产环境友好的产品；在农业中农业中农业中农业中减少农药、有害化肥、污水灌溉以及有害于减少农药、有害化肥、污水灌溉以及有害
13、于减少农药、有害化肥、污水灌溉以及有害于减少农药、有害化肥、污水灌溉以及有害于环境土壤结构和肥力的材料（如塑料）；在环境土壤结构和肥力的材料（如塑料）；在环境土壤结构和肥力的材料（如塑料）；在环境土壤结构和肥力的材料（如塑料）；在生活中生活中生活中生活中减少使用有害环境的材料和过度消耗能源。这就要减少使用有害环境的材料和过度消耗能源。这就要减少使用有害环境的材料和过度消耗能源。这就要减少使用有害环境的材料和过度消耗能源。这就要求未来化学改变现有生产的化学合成路线和工艺，求未来化学改变现有生产的化学合成路线和工艺，求未来化学改变现有生产的化学合成路线和工艺，求未来化学改变现有生产的化学合成路线和
14、工艺，使其成为能够保证人类可持续发展、并与生态环境使其成为能够保证人类可持续发展、并与生态环境使其成为能够保证人类可持续发展、并与生态环境使其成为能够保证人类可持续发展、并与生态环境协调发展的洁净、节能和节约的生产方式，要用新协调发展的洁净、节能和节约的生产方式，要用新协调发展的洁净、节能和节约的生产方式，要用新协调发展的洁净、节能和节约的生产方式，要用新的化学品取代现在使用的有害化学品，用新的工作的化学品取代现在使用的有害化学品，用新的工作的化学品取代现在使用的有害化学品，用新的工作的化学品取代现在使用的有害化学品，用新的工作方法代替现在的有害工作方法。方法代替现在的有害工作方法。方法代替现
15、在的有害工作方法。方法代替现在的有害工作方法。 pHI2I-例例2 2：自然界与生命体系的复杂性：自然界与生命体系的复杂性 - -非线性化学反应动力学非线性化学反应动力学 2121世纪化学的热点研究领域之二世纪化学的热点研究领域之二生命科学中的基本化学问题生命科学中的基本化学问题 预计未来对预计未来对生命体系生命体系的研究越深入，化的研究越深入，化学基本问题会越突出。这些基本问题主要学基本问题会越突出。这些基本问题主要包括：生物大分子之间、生物大分子与小包括：生物大分子之间、生物大分子与小分子之间的各种相互作用；生物功能分子分子之间的各种相互作用；生物功能分子的结构与功能关系；生命过程的复杂性
16、等。的结构与功能关系；生命过程的复杂性等。三、物质的结构与性能问题三、物质的结构与性能问题-结构化学、量子化学结构化学、量子化学分子飞轮分子飞轮分子温度计分子温度计 处在大环内的镍离子有两处在大环内的镍离子有两种电子构型：一种构型有未种电子构型：一种构型有未成对电子，可以激发萘环发成对电子，可以激发萘环发荧光，另一种没有未成对电荧光，另一种没有未成对电子，不会激发萘环发荧光。子，不会激发萘环发荧光。这两种电子构型在一定温度这两种电子构型在一定温度下达到平衡状态。温度升高，下达到平衡状态。温度升高，平衡将向有未成对电子的方平衡将向有未成对电子的方向移动，于是，萘环的荧光向移动，于是，萘环的荧光强
17、度增强，用测光技术测定强度增强，用测光技术测定荧光强度，就可以得知温度。荧光强度，就可以得知温度。 21世纪化学的热点研究领域之三世纪化学的热点研究领域之三材料科学中的基本化学问题材料科学中的基本化学问题 材料材料是人类赖以生存的物质基础，每种材是人类赖以生存的物质基础，每种材料的特定结构决定它的特定功能和用途，料的特定结构决定它的特定功能和用途，所以未来化学要研究分子结构所以未来化学要研究分子结构-分子聚集体、分子聚集体、高级结构高级结构-材料结构材料结构-理化性质理化性质-功能之间的功能之间的关系，发展合成功能分子与构筑高级结构关系，发展合成功能分子与构筑高级结构的理论与方法。另外，材料的
18、的理论与方法。另外，材料的计算机模拟计算机模拟研究也是一个相当重要的领域。研究也是一个相当重要的领域。新一代材料模拟软件：新一代材料模拟软件：Materials Studio0.4 0.4 物理化学的研究方法物理化学的研究方法 归纳、演绎的方法归纳、演绎的方法 微观与宏观相结合的方法微观与宏观相结合的方法 结构热力学动力学假设假设 模拟模拟 结论结论 实用性实用性分析原因分析原因0.5 0.5 为何学？如何学？为何学？如何学？ 一一 学习物理化学的目的和意义学习物理化学的目的和意义1 1 进一步扩大知识领域，并加深对其它学科的理解。进一步扩大知识领域，并加深对其它学科的理解。 2 2 培养理论
19、思维能力。国内培养理论思维能力。国内7070多位专家调查报告表明：多位专家调查报告表明：“凡是具有较好物理化学素养的大学本科生，适应能凡是具有较好物理化学素养的大学本科生，适应能力强，后劲足力强，后劲足”3 3 指导科学生产实践指导科学生产实践（1 1）新材料、新能源、新产品的开发与应用）新材料、新能源、新产品的开发与应用有人作了一个比方：化学科学好比一个巨人，则无有人作了一个比方：化学科学好比一个巨人，则无机化学是巨人赖以站起来的双足，有机化学是它灵机化学是巨人赖以站起来的双足，有机化学是它灵巧的双手，分析化学是其敏税的眼睛，物理化学是巧的双手，分析化学是其敏税的眼睛，物理化学是它智慧的大脑
20、。它智慧的大脑。（ 半径半径 1 1 r 100 nm r 100 nm ）纳米材料纳米材料Hui-Ming ChengScienceScience20022002 286 286期第期第11271127页页纳米碳管纳米碳管纳米纳米金金：熔点：熔点330330o oC C 普通金：普通金：10631063通讯通讯：光纤（多元氟玻璃）：光纤（多元氟玻璃）耐高温材料耐高温材料：氮化硅，硅化钨：氮化硅，硅化钨高强度材料高强度材料：聚对亚苯基对苯二甲酰胺等：聚对亚苯基对苯二甲酰胺等美容用美容用：两栖分子，硅橡胶等：两栖分子，硅橡胶等分子器件分子器件分子导线分子导线分子绳索分子绳索分子存储器分子存储器分
21、子光缆分子光缆运载药物进入癌细胞的运载药物进入癌细胞的分子坦克分子坦克分子兵器分子兵器分子超导体分子超导体分子开关分子开关分子发动机分子发动机（2 2）表面处理）表面处理 如：防腐蚀如：防腐蚀 ，美容，美容（3 3）海水淡化海水淡化-反渗透法反渗透法（4 4）新型化学电源新型化学电源 纽扣电池：锌银电池纽扣电池：锌银电池 摇椅电池：锂碘电池摇椅电池：锂碘电池4 4 有助于对一些自然现象的介释有助于对一些自然现象的介释 八个简单的问题八个简单的问题二二 学习物理化学的方法学习物理化学的方法 1 1 物理化学的特点物理化学的特点 （1 1）理论性强，概念多且抽象）理论性强，概念多且抽象 （2 2）
22、偏重于定量处理）偏重于定量处理2 2。学习方法。学习方法（1 1）要复习好有关的）要复习好有关的数学内容数学内容（见附录）。（见附录）。（2 2）每堂课的内容要）每堂课的内容要及时消化及时消化掌握，做好掌握，做好预习、复习预习、复习工作。工作。（3 3）多做习题，学会解题方法。很多东西只有通过解题才能学到，不会解题，就不可能掌握物理化学。（4 4）物理化学中出现的定理公式较多，学习时物理化学中出现的定理公式较多，学习时重要的重要的定理（定律）、公式及其使用条件、适用范围、定理（定律）、公式及其使用条件、适用范围、物理意义要牢记。物理意义要牢记。抓住重点，自己动手推导公式。（5 5）注意物理量的
23、）注意物理量的量纲量纲（单位对计算结果有影响）（单位对计算结果有影响）三、主要参考书三、主要参考书qP. W. Atkins, Physical chemistry, New York, 1994. P. W. Atkins, Physical chemistry, New York, 1994. q孙孙德德坤坤，沈沈文文霞霞，姚姚天天杨杨，物物理理化化学学解解题题指指导导，江江苏苏教教育出版社，育出版社，1998.8.1998.8.q王王文文清清，高高宏宏成成，沈沈兴兴海海编编著著，物物理理化化学学习习题题精精解解，上上下下册册，科学出版社，科学出版社，1999.1999.q傅傅玉玉普普主主
24、编编，物物理理化化学学重重点点热热点点导导引引与与解解题题训训练练，大大连连理理工工大学出版社，大学出版社，2001.2001.q李李支支敏敏，王王保保怀怀，高高盘盘良良编编写写，物物理理化化学学解解题题思思路路和和方方法法，北京大学出版社，北京大学出版社，2002.11.2002.11.q朱朱文文涛涛编编著著，物物理理化化学学中中的的公公式式与与概概念念，清清华华大大学学出出版版社社，1998. 1998. 四、学习网站四、学习网站qhttp:/210.45.168.2/elite/wlhxhttp:/210.45.168.2/elite/wlhx （安庆师院）安庆师院）qhttp:/htt
25、p:/jpkcjpkc. .snnusnnu. .eduedu. .cncn/jpkc2006/ /jpkc2006/ （陕西师范大学）陕西师范大学）qhttp:/ （中南大学）中南大学）qhttp:/www.hep- （高高校校理理工工教教学学资资源源网）网）qhttp:/ 8人）：教授人）：教授人）：教授人）：教授5 5人，讲师人，讲师人，讲师人，讲师2 2人，其中博士人，其中博士人，其中博士人，其中博士4 4人，省学科带头人人，省学科带头人人，省学科带头人人，省学科带头人1 1人人人人 省市省市省市省市151151和和和和551551人才人才人才人才7 7人。人。人。人。国家自然科学基金
26、国家自然科学基金国家自然科学基金国家自然科学基金 3 3 项项项项：纳米无机：纳米无机：纳米无机：纳米无机- -有机复合膜的制备与应用（表有机复合膜的制备与应用（表有机复合膜的制备与应用（表有机复合膜的制备与应用（表 面与胶体化面与胶体化面与胶体化面与胶体化学，电化学）；氨基酸与蛋白质的弱相互作用（生物热力学）；抗癌药物的合学，电化学）；氨基酸与蛋白质的弱相互作用（生物热力学）；抗癌药物的合学，电化学）；氨基酸与蛋白质的弱相互作用（生物热力学）；抗癌药物的合学，电化学）；氨基酸与蛋白质的弱相互作用（生物热力学）；抗癌药物的合成与作用机制（功能配合物，晶体结构化学）成与作用机制（功能配合物，晶体
27、结构化学）成与作用机制（功能配合物，晶体结构化学）成与作用机制（功能配合物，晶体结构化学）省自然科学基金省自然科学基金省自然科学基金省自然科学基金3 3项：项：项：项：生物功能物质的晶体结构解析生物功能物质的晶体结构解析生物功能物质的晶体结构解析生物功能物质的晶体结构解析2 2项（结构化学）；硫化项（结构化学）；硫化项（结构化学）；硫化项（结构化学）；硫化学反应非线性动力学（化学反应动力学）学反应非线性动力学（化学反应动力学）学反应非线性动力学（化学反应动力学）学反应非线性动力学（化学反应动力学）省科技开发项目省科技开发项目省科技开发项目省科技开发项目4 4项（省重大和重点开发项目一项）项（省
28、重大和重点开发项目一项）项（省重大和重点开发项目一项）项（省重大和重点开发项目一项）市科委科技开发项目市科委科技开发项目市科委科技开发项目市科委科技开发项目5 5项：项：项：项：印刷废液、橡胶轮胎废器物的绿色化处理、中草药印刷废液、橡胶轮胎废器物的绿色化处理、中草药印刷废液、橡胶轮胎废器物的绿色化处理、中草药印刷废液、橡胶轮胎废器物的绿色化处理、中草药的晶体结构解析、光催化防霉抗菌的的晶体结构解析、光催化防霉抗菌的的晶体结构解析、光催化防霉抗菌的的晶体结构解析、光催化防霉抗菌的PVCPVC塑料薄膜开发、场发射级碳纳米管的塑料薄膜开发、场发射级碳纳米管的塑料薄膜开发、场发射级碳纳米管的塑料薄膜开
29、发、场发射级碳纳米管的开发和生产研究（市重大研究项目）开发和生产研究（市重大研究项目）开发和生产研究（市重大研究项目）开发和生产研究（市重大研究项目）研究设备研究设备研究设备研究设备：原子力显微镜：原子力显微镜：原子力显微镜：原子力显微镜( (美美美美) ) 光电测量系统光电测量系统光电测量系统光电测量系统( (德德德德) ) 低温低温低温低温DSC(DSC(美美美美) ) 电化学综合测试电化学综合测试电化学综合测试电化学综合测试仪仪仪仪( (法法法法) LB) LB膜仪膜仪膜仪膜仪( (芬兰芬兰芬兰芬兰) ) 石英微天平石英微天平石英微天平石英微天平( (法法法法) ) 组合化学合成仪组合化
30、学合成仪组合化学合成仪组合化学合成仪( (美美美美) ) 超纯水处理系统超纯水处理系统超纯水处理系统超纯水处理系统( (美美美美) ) PowerlabPowerlab系统（澳大利亚）等系统（澳大利亚）等系统（澳大利亚）等系统（澳大利亚）等校分析测试中心：粉未衍射仪、单晶衍射仪、凝胶色谱仪、激光粒度仪、液质校分析测试中心：粉未衍射仪、单晶衍射仪、凝胶色谱仪、激光粒度仪、液质校分析测试中心：粉未衍射仪、单晶衍射仪、凝胶色谱仪、激光粒度仪、液质校分析测试中心：粉未衍射仪、单晶衍射仪、凝胶色谱仪、激光粒度仪、液质联用、液联用、液联用、液联用、液- -毛细管电泳联用、元素分析仪、旋光仪、原子吸收仪、荧光光毛细管电泳联用、元素分析仪、旋光仪、原子吸收仪、荧光光毛细管电泳联用、元素分析仪、旋光仪、原子吸收仪、荧光光毛细管电泳联用、元素分析仪、旋光仪、原子吸收仪、荧光光谱仪、谱仪、谱仪、谱仪、SEMSEM、300M300M核磁共振等核磁共振等核磁共振等核磁共振等 祝愿同学们学好物理化学，并致力于与物理化学相关的研究工作！祝愿同学们学好物理化学，并致力于与物理化学相关的研究工作！祝愿同学们学好物理化学，并致力于与物理化学相关的研究工作！祝愿同学们学好物理化学，并致力于与物理化学相关的研究工作！物理化学研究所简介物理化学研究所简介
