溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院.ppt

1、2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,1,物 理 化 學(xué),Physical Chemistry,主講教師：胡新根 教授,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,2,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,3,緒 論,0.1 物理化學(xué)的建立與發(fā)展,0.2 物理化學(xué)的目的與內(nèi)容,0.3 物理化學(xué)的研究方法,0.4 物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,4,0.1 物理化學(xué)的建立與發(fā)展,18世紀(jì)開始萌芽：,從燃素說到能量守恒與轉(zhuǎn)化定律。,俄國科學(xué)家羅蒙諾索夫(17111765)最早使用“物理化學(xué)”這一術(shù)語。, ,2020/7/30,溫州大學(xué)

2、化學(xué)與材料工程學(xué)院,5,0.1 物理化學(xué)的建立與發(fā)展,1887年德國科學(xué)家W.Ostwald和荷蘭科學(xué)家J.H. vant Hoff 合辦的物理化學(xué)雜志 (德文）創(chuàng)刊。,W. Ostwald (18531932),J. H. vant Hoff (18521911),2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,6,0.1 物理化學(xué)的建立與發(fā)展,20世紀(jì)前期迅速發(fā)展,界面化學(xué),熱化學(xué),電化學(xué),化學(xué)熱力學(xué),新測試手段和新數(shù)據(jù)處理方法不斷涌現(xiàn)。,形成了許多新的分支領(lǐng)域，如：,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,7,0.1 物理化學(xué)的建立與發(fā)展,20世紀(jì)中葉后發(fā)展趨勢和特點(diǎn)：,(1)

3、從宏觀到微觀,(2) 從體相到表相,(4) 從定性到定量,(5) 從單一學(xué)科到邊緣學(xué)科,(6) 從平衡態(tài)的研究到非平衡態(tài)的研究,(3) 從靜態(tài)到動(dòng)態(tài),2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,8,0.1 物理化學(xué)的建立與發(fā)展,只有深入到微觀，研究分子、原子層次的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，才能掌握化學(xué)變化的本質(zhì)和結(jié)構(gòu)與物性的關(guān)系。,(1) 從宏觀到微觀,宏觀,(看得見的物體),2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,9,0.1 物理化學(xué)的建立與發(fā)展,(2) 從體相到表相,在多相系統(tǒng)中，化學(xué)反應(yīng)總是在表相上進(jìn)行。隨著測試手段的進(jìn)步，了解表相反應(yīng)的實(shí)際過程，推動(dòng)表面化學(xué)和多相催化的發(fā)展。,2020/7

4、/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,10,0.1 物理化學(xué)的建立與發(fā)展,(3) 從靜態(tài)到動(dòng)態(tài),熱力學(xué)研究方法是從靜態(tài)利用熱力學(xué)函數(shù)判斷變化的方向和限度，但無法給出變化的細(xì)節(jié)。,激光技術(shù)和分子束技術(shù)的出現(xiàn)，可以真正地研究化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)態(tài)問題。,分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)已成為非常活躍的學(xué)科。,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,11,0.1 物理化學(xué)的建立與發(fā)展,(4) 從定性到定量,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，大大縮短了數(shù)據(jù)處理的時(shí)間，并可進(jìn)行自動(dòng)記錄和人工擬合。,使許多以前只能做定性研究的課題現(xiàn)在可進(jìn)行定量監(jiān)測，做原位反應(yīng)，如：,利用計(jì)算機(jī)還可以進(jìn)行模擬放大和分子設(shè)計(jì)。,2020/7/30,溫州

5、大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,12,0.1 物理化學(xué)的建立與發(fā)展,(5) 從單一學(xué)科到邊緣學(xué)科,化學(xué)學(xué)科內(nèi)部及與其他學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合，形成了許多極具生命力的邊緣學(xué)科，如：,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,13,0.1 物理化學(xué)的建立與發(fā)展,平衡態(tài)熱力學(xué)只研究平衡態(tài)和可逆過程的系統(tǒng)，主要研究封閉系統(tǒng)或孤立系統(tǒng)。,(6) 從平衡態(tài)的研究到非平衡態(tài)的研究,對處于非平衡態(tài)的敞開系統(tǒng)的研究更具有實(shí)際意義。自1960年以來，逐漸形成了非平衡態(tài)熱力學(xué)這個(gè)學(xué)科分支。,Prigogine對非平衡態(tài)熱力學(xué)有突出貢獻(xiàn)，這個(gè)學(xué)科分支成為當(dāng)前理論化學(xué)的研究前沿之一。,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材

6、料工程學(xué)院,14,0.2 物理化學(xué)的目的和內(nèi)容,什么是物理化學(xué)?,研究所有物質(zhì)系統(tǒng)的化學(xué)行為的原理、規(guī)律和方法的學(xué)科。,涵蓋從宏觀到微觀與性質(zhì)的關(guān)系、規(guī)律、化學(xué)過程機(jī)理及其控制的研究。,物理化學(xué)是化學(xué)以及在分子層次上研究物質(zhì)變化的其他學(xué)科領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)。,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,15,0.2 物理化學(xué)的目的和內(nèi)容,什么是物理化學(xué)?,化學(xué)反應(yīng),原子、分子間的分離與組合,熱,電,光,磁,溫度變化,壓力變化,體積變化,化學(xué),物理學(xué),密不可分,相態(tài)變化,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,16,0.2 物理化學(xué)的目的和內(nèi)容,物理化學(xué),用物理的理論和實(shí)驗(yàn)方法,研究化學(xué)

7、變化的本質(zhì)與規(guī)律,物理現(xiàn)象,化學(xué)現(xiàn)象,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,17,0.2 物理化學(xué)的目的和內(nèi)容,物理化學(xué)主要研究,（1）化學(xué)變化的方向和限度問題,各種因素如溫度、壓力和濃度等對化學(xué)變化的影響等。這類問題屬于化學(xué)熱力學(xué)的范疇。,（2）化學(xué)反應(yīng)的速率和機(jī)理問題,外界條件如溫度、壓力、濃度和催化劑等對反應(yīng)速率的影響。這屬于化學(xué)動(dòng)力學(xué)的范疇。,（3）物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系,研究這類問題有結(jié)構(gòu)化學(xué)和量子化學(xué)兩個(gè)分支。,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,18,印永嘉教授說： “無機(jī)化學(xué)是化學(xué)的四肢，有機(jī)化學(xué)是化學(xué)的驅(qū)體，分析化學(xué)是化學(xué)的眼睛，而物理化學(xué)是化學(xué)的靈魂

8、” 。 “沒有物理化學(xué)知識的人，不能說懂得化學(xué)”。,0.2 物理化學(xué)的目的和內(nèi)容,例如： 學(xué)習(xí)無機(jī)化學(xué)時(shí)，元素周期律起很大作用，但只有在學(xué)習(xí)了物質(zhì)結(jié)構(gòu)之后，才能對周期律的本質(zhì)和內(nèi)在規(guī)律給出更深刻的揭示。,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,19,0.3 物理化學(xué)的研究方法,采用歸納法和演繹法這一對邏輯方法。,按照“實(shí)踐認(rèn)識再實(shí)踐再認(rèn)識”的形式，往復(fù)循環(huán)以至無窮。,常用的研究方法有：,實(shí)驗(yàn)的方法、歸納和演繹的方法、模型化方法、理想化方法、假設(shè)的方法、數(shù)學(xué)的統(tǒng)計(jì)處理方法等等。,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,20,0.4 物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法,（1）擴(kuò)大知識面，打好專

9、業(yè)基礎(chǔ)； （2）提高自學(xué)能力，培養(yǎng)獨(dú)立工作能力。,學(xué)習(xí)本課程的目的：,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,21,0.4 物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法,1. 抓住每章重點(diǎn); 2. 掌握主要公式的物理意義和使用條件; 3. 課前自學(xué)，認(rèn)真做筆記，及時(shí)復(fù)習(xí); 4. 注意章節(jié)之間的聯(lián)系，做到融會貫通; 5. 重視做習(xí)題，培養(yǎng)獨(dú)立思考的能力， 檢查自己對課程內(nèi)容的掌握程度。,經(jīng)驗(yàn)之談：,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,22,1、四步循環(huán)并多次反復(fù),0.4 物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,23,2、三個(gè)關(guān)系 學(xué)習(xí)物理化學(xué)應(yīng)該重點(diǎn)協(xié)調(diào)并處理好：宏

10、觀與微觀、定性與定量、理論模型與真實(shí)結(jié)構(gòu)等三個(gè)“雙結(jié)合”關(guān)系。,3、兩個(gè)并重 理論課（包括演算習(xí)題）與實(shí)驗(yàn)課（包括實(shí)驗(yàn)報(bào)告）兩者不可偏廢，乃課程體系之兩翼，必互動(dòng)促進(jìn)矣！,0.4 物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,24,同學(xué)們學(xué)習(xí)了無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)，一般討論的方法是研究分子的破壞與原子的重新組合，寫出化學(xué)反應(yīng)方程式，有了化學(xué)方程式，就解決了大問題。而討論物理化學(xué)，就不是這樣。 因此，物理化學(xué)討論問題的方法不同于無機(jī)化學(xué)，有機(jī)化學(xué)，不是只用化學(xué)方程式，而主要用狀態(tài)函數(shù)來描述反應(yīng)物系的物理和化學(xué)變化。這是大家不熟悉的方法。,0.4 物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法,2

11、020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,25,物理化學(xué)中有多少狀態(tài)函數(shù)呢？用一句英文： Good Physicists Have Studied Under Very Fine Teacher. 一共八個(gè)狀態(tài)函數(shù)，大家已在普通物理中學(xué)習(xí)了 T、p 、V。,0.4 物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,26,物理化學(xué)不難學(xué)！ 物理化學(xué)是方法論！ 物理化學(xué)是一種思維訓(xùn)練！ 物理化學(xué)是基本科研素質(zhì)的培養(yǎng)！,有人講：“學(xué)習(xí)過了無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、當(dāng)一個(gè)中學(xué)化學(xué)教師沒有問題了，物理化學(xué)可以不學(xué)?！?這樣的人，只能當(dāng)一名一般的中學(xué)化學(xué)教師，不能成為一個(gè)合格的中學(xué)化學(xué)

12、教師，更不能成為一個(gè)優(yōu)秀中學(xué)化學(xué)教師。,0.4 物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,27,0.5 物理量的表示與運(yùn)算,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,28,0.5 物理量的表示與運(yùn)算,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,29,0.5 物理量的表示與運(yùn)算,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,30,0.5 物理量的表示與運(yùn)算,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,31,0.5 物理量的表示與運(yùn)算,2020/7/30,溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院,32,本課程對作業(yè)的要求及成績評定方法, 每人準(zhǔn)備A、B兩本作業(yè)本，封面上寫上姓名和學(xué)號；, 解題格式：頁號、題號、抄題，列公式，代入公式，代入數(shù)據(jù)，算出數(shù)值及單位。注意有效數(shù)字和科學(xué)計(jì)數(shù)法，單位統(tǒng)一用SI單位制。