什么叫物理化學

從哲學高度看，任何較高級〔簡單〕的運動形式都包含相對較低級〔簡潔〕的運動形式。在物理、化學、生物、社會運動形式中，后者總是包含前者，即任何的化學反響總是伴隨著某些物理過程。需要指出的是上述提到的“簡單”與“簡潔”是指運動形式之別，并非各學科的凹凸、難易之分。例如:發(fā)生一化學反響時，總有熱量的吸取或放出：H2+?O2→H2O燃燒放熱；H2O→H2+?O21500oC局部吸熱分解；電池中電極和電解液之間進展的氧化復原反響伴隨著電流的產(chǎn)生；雙原子分子分解反響發(fā)生的必要條件是：兩個原子之間的振動能超過肯定限度時，化學鍵才能斷裂；兩種物質(zhì)之間的化學反響，通常必需經(jīng)過兩種物質(zhì)分子之間的碰撞才能發(fā)生。這種例子還很多，化學現(xiàn)象和物理現(xiàn)象總是嚴密地聯(lián)系著的?！拔锢砘瘜W”

定義

物理化學是爭論化學現(xiàn)象和物理現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系，用物理手段〔如：熱、功、壓力、溫度等的測量〕來爭論化學現(xiàn)象，以便找出化學過程中某些最具普遍性的一般規(guī)律的科學。二、目的與意義

物理化學學科的產(chǎn)生與進展是為了解決生產(chǎn)實踐和科學試驗中對化學現(xiàn)象提出的一些理論問題，從而在理論上指導人們更好地利用化學反響來造福人類。哪些理論問題呢？主要有以下三個方面：化學反響的方向和限度問題；化學反響進展的速度和機理問題；物質(zhì)的性質(zhì)與其構(gòu)造之間的關(guān)系問題。

1.化學反響的方向和限度在給定條件下，一個化學反響能否自發(fā)進展，向什么方向進展，進展到什么程度就不能進展了？外界條件對反響的方向和平衡的位置有什么影響等等。這些問題的爭論，屬于物理化學的一個分支化學熱力學(上冊的主要內(nèi)容)2.化學反響進展的速度和機理化學反響的速度有多快，反響過程究竟是如何進展的〔即反響的機理〕，外界條件〔如濃度、溫度、催化劑等〕對反響速度、機理有何影響，如何掌握反響的進展〔快、慢掌握〕。這些問題的爭論，屬于物理化學的另一個分支化學動力學〔在下冊〕。下冊內(nèi)容中的電化學局部就是運用化學熱力學、動力學來爭論化學電極反響與電現(xiàn)象〔如電動勢、電流〕之間的關(guān)系。3.物質(zhì)的性質(zhì)與其構(gòu)造之間的關(guān)系現(xiàn)代科學技術(shù)的進展要求化學〔合成〕能供給具有特殊性能的材料，如耐高溫、高壓材料；耐腐蝕材料；如超導材料、納米材料。這就需要人們依據(jù)物質(zhì)構(gòu)造的學問，在合成所需性能的新材料方面供給方向和線索；要了解化學熱力學和動力學的本質(zhì)問題，必需了解物質(zhì)的內(nèi)部構(gòu)造，這些問題的爭論是物理化學的另一分支—物質(zhì)構(gòu)造。以上這些問題的爭論和解決，是實現(xiàn)化學、化工新工藝的理論根底；物理化學的爭論成果，對現(xiàn)代根本化學工業(yè)的整個生產(chǎn)過程的建立，起到重要的作用。例如：在接觸法制備硫酸；氨的合成和氧化；有機合成工業(yè)；化學纖維工業(yè)；合成橡膠工業(yè)；冶金、石油、建材、農(nóng)藥生產(chǎn)等中，物理化學爭論成果起到重要的作用。固然，生產(chǎn)實際往往比較簡單，它需要物理、化學、化工以及其他學科學問的綜合運用。物理化學課程通常又有所謂

“大物化”、“小物化”之分?！按笪锘卑ㄎ镔|(zhì)構(gòu)造的內(nèi)容，其中又包括量子化學等理論化學。“小物化”不包括物質(zhì)構(gòu)造(本課程)。三、物理化學與其他化學課程的聯(lián)系

所謂“四大化學”〔無機、有機、分析、物化〕，它們均有各自的特殊爭論對象和目的。物理化學是爭論化學過程中普遍性的更本質(zhì)的內(nèi)在規(guī)律性，無機化學、有機化學和分析化學在解決具體問題時，常常需利用物理化學學問和方法。例如：在無機化學中涉及的“電子云”、“化學鍵”的概念，化學反響“平衡常數(shù)”的概念等。物理化學所爭論的具體對象包含無機或有機體系，也需運用有關(guān)分析化學的學問。因此，物理化學與其他三大化學課程有親密聯(lián)系。四、物理化學進展概況物理化學學科從19世紀初進展至今仍舊相當活潑。國際、國內(nèi)有關(guān)物理化學的期刊也很多。例如：J.Phys.Chem.；化學物理學報〔科大3系〕等?；瘜W熱力學〔上冊〕局部其數(shù)學規(guī)律性較強，進展至今已比較成熟〔指平衡態(tài)熱力學，而不包括非平衡態(tài)熱力學?！郴瘜W動力學〔下冊〕的爭論仍處于進展階段，比較活潑?！餐ǔＪ菍δ愁惙错戵w系的個別爭論，系統(tǒng)理論尚未成熟。〕物質(zhì)構(gòu)造爭論方面，大型計算機的運用為天文數(shù)字量的量子計算、計算機模擬等供給有力工具，進展也很活潑。五、涉及相關(guān)爭論領域的一些較有影響的機構(gòu)理論化學〔量子化學〕：吉林大學〔唐敖慶〕；北京大學〔徐光憲〕；北師大、上海冶金所、復旦大學等。反響動力學：中科院化學所〔朱起鶴〕、大連化物所〔何國鐘〕等。電化學：武漢大學〔查全性〕，廈門大學〔田昭武〕，南京大學〔高鴻〕，北京大學〔高小霞〕等。六、化學物理系局部試驗室單分子化學物理〔選鍵化學試驗室〕用激光和掃描隧道顯微(STM)技術(shù)等試驗技術(shù)對單原子、單分子和單細胞進展直接操縱，并利用這些手段爭論化學、物理和生物的某些領域的根本問題，最終實現(xiàn)選鍵化學、分子和細胞的加工。激光化學試驗室1)分子和自由基的高區(qū)分電子態(tài)光譜爭論；2)微觀化學反響動力學爭論；3)激光掌握化學反響的探究性爭論。理論化學、構(gòu)造化學試驗室〔量子化學〕低維化學物理〔外表與催化試驗室〕膠體電化學試驗室七、物理化學的爭論方法1.一般試驗科學爭論的方法首先觀看現(xiàn)象，或在肯定條件下重現(xiàn)自然現(xiàn)象—試驗，從大量的實際、試驗事實，總結(jié)出它的規(guī)律性，再以肯定的形式表達出來—定律。為解釋這種定律的內(nèi)在的本質(zhì)，需依據(jù)的試驗事實和實際學問，通過抽象思維，提出假說和數(shù)學模型〔這需有物質(zhì)構(gòu)造方面的學問〕；再依據(jù)假說作規(guī)律推理，以說明這種規(guī)律性存在的緣由，甚至可以猜測客觀事物新的現(xiàn)象和規(guī)律。假設這種猜測能為多方面的實踐所證明，則這種假說就成為理論或?qū)W說。物理化學中的很多理論模型就是這樣得到的。

2.理論的修正、新理論的建立隨著觀測試驗范圍的擴大〔例如從宏觀到微觀，從宏觀到宇宙空間〕、試驗技術(shù)的改進〔檢測靈敏度的提高〕，又會有新的現(xiàn)象消失〔被觀測到〕、新的問題提出。

當新的事實與原先舊有的理論發(fā)生沖突，即不能為舊理論所解釋時，就必需修正舊理論，甚至拋棄舊理論而重新建立新理論。如此，人們對客觀世界的生疏又深了一步。例如：從牛頓力學量子力學，即宏觀到微觀的進展。3.充分重視試驗事實在物理化學爭論中，由于其爭論對象的特殊性〔化學現(xiàn)象〕，所以應當充分重視試驗事實的重要性。例如，在化學平衡規(guī)律的爭論、物質(zhì)性質(zhì)與外界條件的關(guān)系、各種物理化學常數(shù)的測定等，除常用的化學方法以外，更多承受物理手段〔例如電磁學、光學等方法〕進展試驗測試。4.物理化學的爭論方法根底在物理化學中，從“根本假設規(guī)律性推理符合客觀實際的理論”過程是建立在“理論物理”方法的根底上的，這些方法是：熱力學方法統(tǒng)計力學方法量子力學方法本課程主要應用了熱力學方法和統(tǒng)計力學方法，至于量子力學方法，主要在物質(zhì)構(gòu)造局部〔本課程不包括〕涉及。八、課程的根本內(nèi)容物理化學的內(nèi)容特別廣泛,有些分支實際上已進展成為獨立的學科。例如：化學熱力學、反響動力學、膠體化學、外表化學、電化學等等。本課程只把它們作為某些章節(jié)進展初步介紹。上冊中主要側(cè)重于化學熱力學