材料物理化學-緒論

物理化學湖南大學材料科學與工程學院課程電子教案高朋召制作2023/2/41X射線分析技術及其最新進展-翁林紅

緒論0.1物理化學的內容和任務0.2物理化學的發(fā)展簡史0.3物理化學的研究方法0.4物理化學的學習方法2023/2/42X射線分析技術及其最新進展-翁林紅定義

是化學學科中的一個重要學科，它借助數學、物理學等基礎學科的理論及其提供的實驗手段研究化學學科中的原理和方法，研究化學體系行為最一般的宏觀、微觀規(guī)律和理論的學科，是化學的理論基礎。總之，物理化學從研究化學現象和物理現象之間的相互聯系入手，從而探求化學變化中具有普遍性的基本規(guī)律。在實驗方法上主要采用物理學中的方法。0.1物理化學的內容和任務2023/2/43X射線分析技術及其最新進展-翁林紅0.1物理化學的內容和任務

研究物理化學的目的，總的來說是為了解決生產實際和科學實驗中化學提出的理論問題，揭示化學變化的本質，從而使化學能更好的為生產實際服務。物理化學研究三個方面的內容：(1)化學變化的方向和限度問題(2)化學反應的速率和機理問題 (3)物質的性質與其結構之間的關系問題2023/2/44X射線分析技術及其最新進展-翁林紅0.2物理化學的發(fā)展簡史

物理化學的發(fā)展大致分為三個階段：（1）十九世紀中葉的形成：

從1887年俄國科學家WOstwald（1853～1932，后加入德國籍）和荷蘭科學家JHvan’tHoff(1852～1911)合辦的第一本德文“物理化學雜志”創(chuàng)刊到20世紀20年代，以化學熱力學理論的成熟和宏觀化學反應速率的建立為特征，這一時期主要借助于物理學中的力學、熱學及氣體分子運動論來解決化學平衡和反應速率問題。

WOstwald(1853～1932)

JHvan’tHoff(1852～1911)2023/2/45X射線分析技術及其最新進展-翁林紅0.2物理化學的發(fā)展簡史

（2）20世紀的迅速發(fā)展：

20世紀20年代至60年代，隨著物理學中原子結構理論的創(chuàng)立，X射線的發(fā)現及量子力學的創(chuàng)立，尤其是1927年Heitler和London用量子力學處理氫分子問題，開創(chuàng)了物理化學進入物質微觀結構及化學反應的基元反應速率理論的探索階段，如提出化學鍵理論、化合物的微觀結構、電解質與非電解質的微觀結構模型、燃燒爆炸的鏈反應機理及一些催化反應機理、電極過程的氫超電勢理論等。K系特征X射線強度K2和n—常數，n約為1.5~1.7;V和Vk—分別為工作電壓和K系X射線激發(fā)電壓I—管電流2023/2/46X射線分析技術及其最新進展-翁林紅0.2物理化學的發(fā)展簡史（3）21世紀的新臺階從20世紀60年代至今，隨著計算機、波譜儀器、掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、電子技術、激光技術等不斷更新和發(fā)展，極大地促進物理化學向縱深發(fā)展。研究工作由分子的穩(wěn)態(tài)、基態(tài)向瞬態(tài)、激發(fā)態(tài)發(fā)展；由單一分子結構向分子間的相互作用細節(jié)發(fā)展；由體相向界面相發(fā)展；由化學體系擴展到生物化學體系以及遠離平衡態(tài)的耗散結構等發(fā)展。研究工作進入到分子水平，使物理化學學科邁上了一個新臺階。2023/2/47X射線分析技術及其最新進展-翁林紅0.3物理化學的研究方法（1）遵循“實踐——理論——實踐”的認識過程，分別采用歸納法和演繹法，即從眾多實驗事實概括到一般，再從一般推理到個別的思維過程。（2）物理化學的研究方法，除必須遵循一般的科學方法外，由于研究對象的特殊性，還有其特有的研究方法，這些方法是綜合應用微觀與宏觀的研究方法，主要有：熱力學方法、統計力學方法和量子力學方法。2023/2/48X射線分析技術及其最新進展-翁林紅0.4物理化學的研究方法

熱力學方法：以眾多質點組成的宏觀體系作為研究對象，以兩個經典熱力學定律為基礎，用一系列熱力學函數及其變量，描述體系從始態(tài)到終態(tài)的宏觀變化，而不涉及變化的細節(jié)。經典熱力學方法只適用于平衡體系。

統計力學方法：用概率規(guī)律計算出體系內部大量質點微觀運動的平均結果，從而解釋宏觀現象并能計算一些熱力學的宏觀性質。

量子力學方法：用量子力學的基本方程（ESchr?dinger方程）求解組成體系的微觀粒子之間的相互作用及其規(guī)律，從而指示物性與結構之間的關系。2023/2/49X射線分析技術及其最新進展-翁林紅0.4物理化學的學習方法(1)注意邏輯推理的思維方法，反復體會感性認識和理性認識的相互關系。(2)抓住重點，自己動手推導公式。(3)多做習題，學會解題方法。很多東西只有通過解題才能學到，不會解題，就不可能掌握物理化