物理化学绪论
物理化学-天津-分章教材word版1-6绪论.docx
绪论§0」物理化学课程的内容化学是研究物质性质与变化的科学。
口然界的物质是有大量的分子、原子等构成的，所以，从微观上来看，化学所研究的物质变化，实质上就是分了、原了间相互作用、札I互结合方式及运动方式的变化。
这些分子、原子相互作用及相对运动均具有一定的能量，故相互作用及运动方式的变化亦引起能量形式的变化，因而物质变化的化学现象常常伴随着热、电、光、声等物理现彖。
作为化学学科的一个分支，物理化学就是从化学现彖与物理现象的联系去寻找化学变化规律的学科。
物理化洋要川物理的理论及实验方法来研究化学的一般理论问题。
正是由于它所研究的是普遍适用于各个化学分支的理论问题，所以物理化学曾称为理论化学。
物理化学的主要理论支柱是热力学、统计力学和量子力学。
热力学适用于宏观系统，量子力学适用于微观系统，统计力学则为二者的桥梁。
原则上用统计力学方法能通过个别分子、原子的微观数据來推断或计算物质的宏观性质。
物质通常呈气、液或固三种聚集状态。
物质的任一均匀状态均称为相。
物理化学主要研究物质的相变化及化学变化，可统称为物理化学变化。
研究物质的相变化及化学变化，主要是研究变化的可能性和变化的速率这两个基本问题。
所谓变化的可能性指的是一•定条件下变化可能进行的方向，以及变化可能达到的限度。
一定条件下物质变化的限度是该条件卜•的平衡状态，简称平衡态。
物质总是向着平衡态的方向变化，达到平衡态就达到了变化的限度。
所以研究可能性问题归根结底就是研究平衡问题。
化学热力学的主要任务就是研究物质变化引起的能量转化及变化可能性问题，亦即平衡问题。
―•定条件下有一定的平衡态，条件改变时平衡态也要改变。
研究变化可能性，实际是研究条件改变前后平衡态之间变化的可能性。
所以经典热力学研究的可能性问题并不涉及变化所需的时间，若想知道变化所需的时间，就必须再研究变化的速率，而化学反应的速率问题则属于化学动力学的研究范畴。
为了进一步揭示物质变化的内在原因，还需要从微观角度研究分子、原子结构及微观粒了的运动规律，这就属于结构化学及量了化学问题°所以物理化学由化学热力学、化学动力学和结构化学三人部分组成。
物理化学 第一章 绪论气体
物理化学讲课的内容
第一章 气体的pVT关系 第二章 热力学第一定律 第三章 热力学第二定律 第四章 多组分热力学 第五章 相平衡
3-10周 讲课 40 h
第六章 化学平衡 第七章 电化学 第八章 化学动力学 第九章 界面现象与
描述真实气体的 pVT 关系的方法： 1）引入压缩因子Z，修正理想气体状态方程 2）引入 p、V 修正项，修正理想气体状态方程 3）使用经验公式，如维里方程，描述压缩因子Z 它们的共同特点是在低压下均可还原为理想气体状态方程
1. 真实气体的 pVm - p 图及波义尔温度
T > TB
pVm - p曲线都有左图所示三种
c
T4
说明Vm(g) 与Vm(l)之差减小。
l2 l1
l
g2 g1
T3
Tc
TT12gg´´12 g
T = Tc时， l – g 线变为拐点c c：临界点 ；Tc 临界温度； pc 临界压力； Vm,c 临界体积
Vm
临界点处气、液两相摩尔体积及其它性质完全相同，界
面消失气态、液态无法区分，此时：
V p m Tc 0 ,
类型。
pVm
T = TB T < TB
(1) pVm 随 p增加而上升； (2) pVm 随 p增加，开始不变， 然后增加
p 图1.4.1 气体在不同温度下的 pVm－p 图
(3) pVm 随 p增加，先降后升。
T > TB T = TB
对任何气体都有一个特殊温度 -
波义尔温度 TB ，在该温度下，压
（密闭容器）
水
乙醇
苯
t / ºC 20 40 60 80 100 120
物理化学电子教案绪论
物理化学电子教案绪论一、教学目标1. 使学生了解物理化学的基本概念、研究对象和内容。
2. 让学生理解物理化学在自然科学和工程技术领域的重要性。
3. 培养学生对物理化学学习的兴趣和热情。
二、教学内容1. 物理化学的基本概念解释物理化学的定义，说明物理化学是研究物质的物理性质和化学变化规律的科学。
2. 物理化学的研究对象介绍物理化学研究的对象，包括固体、液体、气体和溶液等。
3. 物理化学的内容概述物理化学的主要研究领域，如热力学、动力学、电化学、光学、磁学等。
4. 物理化学的重要性强调物理化学在自然科学和工程技术领域中的应用和重要性，如材料科学、能源转换、环境污染控制等。
三、教学方法1. 讲授法通过讲解物理化学的基本概念、研究对象和内容，使学生了解和掌握相关知识。
2. 案例分析法通过举例说明物理化学在实际应用中的重要性，激发学生的学习兴趣。
3. 互动教学法鼓励学生提问和参与讨论，促进学生对物理化学知识的理解和掌握。
四、教学评估1. 课堂问答通过提问了解学生对物理化学基本概念的理解程度。
2. 小组讨论评估学生在小组讨论中的参与情况和思考问题的能力。
3. 课后作业布置相关习题，检验学生对物理化学知识的掌握情况。
五、教学资源1. 教案、PPT课件提供详细的教学内容和图文并茂的课件，帮助学生理解和记忆。
2. 参考书籍推荐学生阅读物理化学相关书籍，丰富学生的知识体系。
3. 网络资源引导学生利用网络资源，了解物理化学的最新研究进展和应用领域。
六、教学安排1. 课时：本章共计2课时。
2. 教学过程：a) 第1课时：介绍物理化学的基本概念、研究对象和内容。
b) 第2课时：讲解物理化学的重要性及其在实际应用中的例子。
七、教学注意事项1. 确保学生掌握物理化学的基本概念，为其后续学习打下基础。
2. 通过案例分析法，让学生了解物理化学在实际生活中的应用，提高其学习兴趣。
3. 注重培养学生的逻辑思维能力和分析问题的能力。
八、课后作业1. 复习本章所学内容，重点掌握物理化学的基本概念和研究对象。
物理化学-绪论
活化能
催化原理、复相催化——基本情况
PPT课件
3
三 、结构化学 量子力学基本原理和原子结构 共价键理论和分子结构 晶体的点阵结构和结构规律的初步知识 测定分子和晶体结构的基本方法
要求掌握物理化学的基本理论、基本
知识、基本技能。 PPT课件
4
绪论(Introduction)
1．物理化学（Physical Chemistry）
物理化学是从物质的物理现象与化学现象的联 系入手，着重用物理理论和方法来揭示和研究 化学现象的本质和基本规律的学科。
①化学为体，物理为用
②化学变化 伴随 一系列的物理现象（光、热、 影响
电、温度、压力、体积、浓度┄的变化）
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5
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
③化学的分支学科 概括 提高——科学的抽象 ④ 四大方面的内容及其联系
物理化学
绪论
PPT课件
1
前言
物理化学（含结构化学）是着重用 物理的基本理论和方法来研究化学领域 物质运动和变化的基本规律，揭示化学 现象本质的学科。主要内容包括：
一、热力学
热力学第一、二定律
化学平衡、相平衡
延伸：表面化学、电化学
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2
二、化学动力学
反应速率及速率方程
基本概念
反应级数
测定方法
③对学习的基本要求
一分耕耘，一分收获
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（宏观体系，微观统计方法）
化学热力学
宏观
(唯象的)
统计热力学
桥梁
化学动力学
结构化学
物理化学概述-绪论
现代化学键理论的形成 量子力学的兴起
结构化学形成 量子化学形成
⑶计算化学（Computational chemistry）时期
20世纪60年代，随着大容量高速电子计算机的发展，物理化学 的新生长点诞生——量子化学计算方法的研究。其中严格计算的 从头算方法、半经验计算的全略微分重叠和间略微分重叠等方法 的出现，扩大了量子化学的应用范围，提高了计算精度。
李远哲 J.C.Polanyi
1887年，自物理化学作为一门学科的正式形成后，大体经过了 三个时期的发展。
⑴化学热力学时期
19世纪中后期到20世纪初，物理化学家把热力学第一定律、第二定律 被广泛应用于各种化学体系进行研究，促使化学热力学蓬勃发展。
1867年，美国物理化学家Gibbs 通过对对多相平衡体系的研究提出了 相律。
美国化学家理查德·R·施罗克(Richard R. Schrock )其研究 主要从有机化学及无机化学的角度研究高氧化态金属配合物、相 关的催化反应及其催化机理。因其在烯烃复分解 反应的贡献，成为2005年诺贝尔化学奖获得者之 一。
美国化学家罗杰·科恩伯格(Roger D.Kornberg) 通过一系列的转录相关复合物（RNA聚合酶II、模 板DNA、合成出的mRNA、核苷酸、调控蛋白）的晶 体结构，从分子水平上帮助人们深入地理解真核转 录的分子机制。成为2006年诺贝尔化学奖获得者。
计算化学的发展，使定量的计算扩大到原子数较多的分子，并 加速了量子化学向其它学科的渗透。
1928～1933年，许莱拉斯、詹姆斯和库利奇计 算 He、H2，得到了接近实验值的结果。70 年代 又对它们进行更精确的计算，得到了与实验值几 乎完全相同的结果。
以色列化学家阿龙·切哈诺沃(Aaron Ciechanover)、阿夫拉 姆·赫什科(Avram Hershko)和美国化学家欧文·罗斯（Irwin Rose），在20世纪70—80年代发现泛素调节的蛋白质降解，揭示 了泛素调节的蛋白质降解机理，指明了蛋白质降解研究的方向， 成为2004年诺贝尔化学奖获得者。
物理化学绪论课教学方法的研究
ｔ ａ ｈｎ ｏ ｔ ｎ ｓａ ｄ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｉ ｅ ｃ ｉ ｇ ｃ ｎ ｅ ｔ ｎ ｔ ｏ ｓｔ ｍｐｒ ｖ ｈ ｅ ｃ ｉ ｇ ｅ ｆ ｃ ｆｐ ｏ ｅ ｏ ｎ ｎ ｌｓ ｏ ， ｏ ｘ ｍｐｌ， ｈ ｓｃ ｌｃ ｅ ｓｒ ｎ ｗｌｄ ｅ ｆａ ｗｏ ｋ ｗａ ｓａ ｌ ｈ ｄ ｆ ｒ ｏ ｅｔ ｅ ｔ ａ ｈ ｎ ｆｅ ｔｏ ｒ ｌｇ ｍｅ ｏ ｅ ｓ ｎ ｆ ｒｅ ａ ｅ ｐ ｙ ｉａ ｈ ｍｉｔｙ ｋ ｏ ｅ ｇ ｍｅ ｒ ｓｅ ｔｂ ｉ ｅ ｏ ｒ ｓ
ｉｔ ｒ ｓ ｏ ｔ ｄ ｎ ｓ ｆ ｒｐ ｙ ｉａ ｈ ｍｉｔ ｏ ｒｅ ａ ｄ ｃ ｒｅ ｔｔ ｅ ｍｉｃ ｎ ｅ ｔ ｎ ｏ ｔ ｄ ｎ ｓ ｆ ｒｐ ｙ ｉａ ｈ ｍｉｔｙ ｕ ｅｅ ｓ ｅ ｓａ ｄ ｄ ｒ ｃ ｔ ｅ ｔ ｔ ｘ ｌｉ ｈ ｎ ｅｅ ｔ ｆｓ ｅ ｔ ｈ ｓｃ １ ｅ ｓｒ ｃ ｕ ｓ ｎ ｏ ｒ ｃ ｈ ｓ ｏ ｃ Ｄ ｉ ｆ ｓｕ ｅ ｔ ｈ ｓｃ ｌ ｅ ｓｒ ｓ ｌ ｓｎ ｓ ｎ ｉ ｔｓ ｕ ｏ ｃ ｙ ｏ ｏ ｃ ｅ ｕｄ ｎ ｓ ｏ ｅ ｐ ａｎ ｔ ｅ
理 解 释现实 生 活 中所遇 到 的现象 ，达到 学 以致 用的 目的 。 ［ 关键词】 物理化学；绪论课；教学方法；知识框架 ［ 中图分 类 号］４ Ｇ ［ 献标 识码 】 文 Ｂ ［ 编 号］０７１６ （０００，１５０ 文章 １０ ＇８５２ １）６０ ６ ２
董 文惠，邵晨 ，蒋玲 ，许 炎妹 ，陈秀 ６ ７ ０ 期
广
东
化
工
ｌ５ ６
ＷＷＷ．ｄ ｈ ｍ．ｏ ｇ ｃ ｅ ｃ ｍ
物 理 化 学 绪 论 课 教 学 方 法 的研 究
（ 州 轻工 业 学院 材料 与化 学工 程 学院 ，河南 郑州 ４ ０ ０） 郑 ５ ０２
物理化学绪论第一章热力学第一定律
绪论
二、物理化学发展简史
十九世纪七十年代
物理化学之父 Ostwald F W
Van’ t Hoff
绪论
十九世纪～二十世纪初
电解质的电离理论
Arrhenius
热定理
能斯特
十九世纪末
Байду номын сангаас绪论
活化能
ln k2 Ea ( 1 1 ) k1 R T1 T2
Arrhenius
链反应机理
Nernst
二十世纪
绪论
杂化轨道理论
Pauling
共价键理论
Lewis
量子化学
绪论
前线轨道理论
福井谦一 分子轨道对称守恒原理
Hoffman
绪论
三、物理化学的研究内容
(1) 化学变化的方向和限度问题
(2) 化学反应的速率和机理问题 (3) 物质的性质与其结构之间的关系问题
绪论
四、怎样学习物理化学
(1) 抓住重点，在理解上下功夫 (2) 多做习题
参考书 1）《物理化学》，邓景发等编 2）《物理化学》（上，下）南大， 付献彩编 3）《物理化学》（上，下）姚允斌，朱志昂（修） 4）《物理化学》（上，下） 吉林大学等编 5) 《物理化学》韩德刚等
主要讲授内容
第一章 热力学第一定律 第二章 热力学第二定律 第三章 相平衡 第四章 动力学基础 第五章 表面与胶体化学
绪论
判断 ：
1. 状态固定后，状态函数都固定，反之亦然。 √
2. 状态函数改变后，状态一定改变。
√
3. 状态改变后，状态函数一定都改变。
×
物理化学
第一章 热力学第一定律 本章目录
§1 热力学第一定律 §2 第一定律对理想气体体系的应用
大学化学：绪论
绪论 ➢ 万物变化： ➢ 物理变化：无新物质产生，只改变物质状态； ➢化学变化：新物质产生——组成及结合方式变化；
➢ 化学科学：一门在原子、分子层次上研究物质的组 成、结构、性质及其变化规律的科学。 ➢ 化学家的事业：设计各种反应，将周围的物质转化 为人们需要的化学制品。
绪论 ➢ 化学在社会发展中的作用和地位：
两次不交作业者减扣总成绩10％； 两次缺席实验者，不得参加期末考试，成绩不及格； ▪教材：《普通化学》第五版，浙江大学编； ▪答疑安排：时间为周二下午4:00~5:30
地点为主北（530）——统排方式
第一章 反应中的能量变化——热化学
要点为： ▪ 了解一些热力学基本概念：如状态函数、热、 功、热力学能、焓等概念； ▪ 理解化学变化和相变化中热量测量和计算原理； ▪ 掌握部分热化学问题的计算方法、盖斯定律及 反应焓变计算。 §1-1 基本概念及反应热的测量 §1-2 化学反应中的能量变化的计算
环境对系统做功：w > 0 有序能 系统对环境做功：w < 0
热和功皆非状态函数，而是途径函数
13
二、反应热的测量
可由测量反应发生后介质的温度变化来实现。
q cs ms (T2 T1 ) cs msT
比热容“J·K-1 ·g-1”
热容：C q
dT
平均热容：C q T2 T1
介质
ms ,cs
一、一些热力学基本概念
例如：系统从状态A变化至状态B 对于状态函数 x，从xA变为xB
Ⅱ
AⅠB xA Ⅲ xB
xⅠ xⅡ xⅢ xB xA
对循环过程，状态函数的变化量为零，即：
dx 0
一、一些热力学基本概念
4、过程、途径和可逆过程 ➢ 系统从一状态变化到另一状态的经过为过程； ➢ 实现过程的具体步骤的总和为途径； 例：一定T,p条件下
物理化学的定义
第0章绪论§0.1 物理化学的定义、形成和发展1. 物理化学的定义化学变化种类繁多，但从本质上说都是原子或原子团的重新组合。
在原子或原子团重新组合的过程中，总是伴随着温度、压力、体积等物理性质的变化和热效应、光效应、电效应等物理现象的发生；反过来，物理性质的变化和物理效应对化学反应发生、进行和限度均可产生重要的影响。
科学发展的经验证明，深入探讨化学现象和物理现象之间的关系，是揭示化学变化规律的重要途径。
物理化学便是借助化学现象和物理现象之间的联系，利用物理学原理和数学手段研究化学现象基本规律的学科。
2. 物理化学的形成和发展俄国科学家罗蒙诺索夫(M. V. Lomomnocov,1771~1765)在十八世纪中叶首先使用了“物理化学”这个名词，但物理化学学科是在1804年道尔顿（J. Dalton, 1766~1844）提出原子论、1811年阿佛伽德罗（A. A vogadro，1776~1886）建立分子论、以及热力学第一定律、第二定律建立并应用于化学过程之后才得以形成。
一般认为，1887年德国科学家奥斯瓦尔德（W. Ostwald,1853~1932)和荷兰科学家范霍夫（J. H. van't Hoff, 1852~1911）创办《物理化学杂志》是物理化学成为一个学科的标志。
进入二十世纪后，随着现代物理学、数学、计算机科学的进展和现代测试方法的大量涌现，物理化学的各个领域均取得了突飞猛进的发展。
量子力学的创立和发展，使物理化学的研究由宏观进入微观领域；飞秒激光技术和交叉分子束技术的出现，使化学动力学的研究由静态扩展到动态；不可逆过程热力学理论、耗散结构理论、协同理论及突变理论的提出，使化学热力学的研究由平衡态转向非平衡态；低能离子散射、离子质谱、X-射线、紫外光电子能谱等技术的发展，促进了界面化学、催化科学的研究；而共振电离光谱、原子力显微镜和扫描隧道显微镜等技术的发展，促进了纳米材料和纳米结构的研究。
物理化学 绪论
(2) 化学反应的速率和机理问题 一化学反应的速率有多大？ 反应是经过什么样的机理进行的？ 外界条件（如温度、压力、光照、浓度、催化 剂等）对反应速率有什么影响？ 怎样才能控制反应进行的速率？ 化学动力学：研究反应的速率和机理问题。
(1) 从宏观到微观 单用宏观的研究方法是不够的，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。 宏观 (看得见的物体) 介观 (纳米材料) 粒子 膜 丝 管 棒 微观 (原子、分子)
纳米
(2) 从体相到表相 在多相体系中，化学反应总是在 表相上进行，随着测试手段的进步，了解 表相反应 的实际过程，推动了表面化学和多相催化的发展。
0.3 物理化学的建立与发展
从燃素说到能量守 恒与转化定律，经历近 两个世纪，物化在十八 世纪开始萌芽。 俄国科学家罗蒙诺 索夫(1711-1765)最早 使用“物理化学”这一 术语。
十九世纪中叶形成： 1887年德籍俄国科学家W Ostwald和荷兰科学家 J H van’t Hoff 合办了第一本“物理化学杂志” (德文） 。
(3) 物质的性质与其结构之间的关系问题 物质的性质从本质上说是由物质内部的结构 所决定的。深入了解物质内部的结构，不仅可以 理解化学变化的内因，而且可以预见在适当外因 的作用下，物质的结构将发生什么样的变化。 结构化学( 物质结构）：从微观角度研究有关反应 的本质问题
0.2 物理化学的研究方法
《物理化学》复习资料
《物理化学》复习资料物理化学》课程期末复习资料《XXX〉课程讲稿章节⽬录：绪论第⼀章热⼒学第⼀定律第⼀节热⼒学概论第⼆节热⼒学基本概念第三节热⼒学第⼀定律第四节体积功与可逆过程第五节热、热容与焓第六节热⼒学第⼀定律应⽤第七节热化学第⼋节化学反应热效应计算第⼆章热⼒学第⼆定律第⼀节卡诺循环与卡诺定律第⼆节热⼒学第⼆定律的表述第三节熵函数第四节熵变的计算第五节熵函数的物理意义第六节热⼒学第三定律第七节吉布斯能和亥姆霍兹能第⼋节热⼒学函数间关系第九节吉布斯能和亥姆霍兹能计算第三章多组分系统热⼒学第⼀节多组分系统组成表⽰法第⼆节偏摩尔量第三节化学势第四节液相多组分体系两个经验定律第五节⽓体化学势第六节液体混合物和稀溶液组分化学势第七节稀溶液的依数性第⼋节分配定律第四章化学平衡第⼀节化学反应等温⽅程第⼆节化学反应平衡常数第三节平衡常数计算和化学转化率第四节反应标准吉布斯⾃由能和化合物标准⽣成吉布斯⾃由能第五节温度对平衡常数的影响第六节其他因素对平衡常数的影响第七节反应耦合第五章相平衡第⼀节相率第⼆节单组份系统第三节双组份系统（1）第四节双组份系统（2）第五节双组份系统（3）第六章电化学第⼀节电化学基本概念第⼆节电解质溶液电导测定与应⽤第三节电解质溶液活度与活度系数第四节可逆电池第五节电极电势和电池电动势第六节可逆电池热⼒学第七节电池种类第⼋节电池电动势测量与应⽤第九节电极极化和过点位第七章化学动⼒学第⼀节反应速率的表⽰与测量第⼆节反应速率⽅程第三节简单级数反应的速率⽅程第四节反应速率的确定第五节温度对反应速率的影响第六节典型的复杂反应第七节溶液中的反应第⼋节催化反应动⼒学第九节光化学反应动⼒学第⼋章表⾯物理化学第⼀节表⾯积与表⾯吉布斯能第⼆节弯曲表⾯的性质第三节铺展与湿润第四节溶液的表⾯吸附第五节不溶性表⾯膜第六节表⾯活性剂第七节固体表⾯对⽓体的吸附第九章胶体分散系统第⼀节溶胶的分类和基本特征第⼆节溶胶的制备和净化第三节动⼒学性质第四节光学性质第五节电学性质第六节胶体的稳定性第七节乳状液、泡沫和⽓溶胶第⼗章⼤分⼦溶液第⼀节⼤分⼦溶解结构和平均摩尔质量第⼆节⼤分⼦的溶解特征及在溶液中的形态第三节⼤分⼦溶液的渗透压第四节⼤分⼦溶液的光散射第五节⼤分⼦溶液的流变性第六节⼤分⼦溶液的超离⼼沉降第七节⼤分⼦电解质溶液第⼋节凝胶⼀、客观部分：（单项选择、多项选择、不定项选择、判断）（⼀）、选择部分1. 下列哪些属于热⼒学的研究范畴（B,C ）A.体系变化的速率B.体系变化的⽅向判断C.体系与环境间的能量交换D.体系分⼦的微观结构★考核知识点：热⼒学研究范畴参见绪论热⼒学研究的是体系的状态、变化⽅向与限度（通过体系与环境间的能量交换能判断），不考虑体系变化速率和分⼦微观结构。
大连理工《物理化学(工科)》教学大纲
(学分 5 ,学时 80 )
一、课程的性质与任务
本课程是化学工程与工艺、环境科学与工程、生物科学与工程、精细化工、高分子化工、制药工程等专业大类课程。本课程研究化学变化、相变化及其它有关的物理变化的基本原理和规律,主要是平衡规律和变化速率的规律。通过本课程的学习,使学生牢固地掌握物理化学基础理论知识及其计算方法,得到一般科学方法的进一步训练,培养在科研和实际生产中提出问题、分析问题和解决问题的能力,为学生继续学习相关专业课程打下必要的物理化学理论基础。
了解催化作用、光化学反应、溶液中反应的基本特征。
了解有效碰撞理论和过渡状态理论的基本思想、有关概念及基本公式。
(四)界面现象 8学时
理解表面张力及表面吉布斯函数的概念及其与接触角、润湿、铺展的联系。理解弯曲液面对热力学性质的影响。理解拉普拉斯公式及开尔文公式并会应用。
掌握熵增原理及平衡数据的一般准则。
2、相平衡的热力平衡条件推导克拉佩龙方程和克拉佩龙-克劳修斯方程的方法,掌握其有关应用计算。
理解分散系统的分类及胶体的定义。理解溶胶的斯特恩模型,能够用斯特恩模型理解溶胶的性质。理解溶胶的稳定和破坏的原因。
了解大分子的特征。
(六)电化学 10学时
理解电解质溶液的离子的平均活度和平均活度因子。理解离子强度的概念和德拜-休克尔极限公式。
2. 《物理化学》(第四版).天津大学物理化学教研室编. 王正烈,周亚平,李松林,刘俊吉修订。高等教育出版社
3.《Physical Chemistry》6th ed. Peter Atkins. Oxford University
4. 《物理化学学习指导》. 傅玉普,林青松,王新平主编. 大连理工大学出版社
1.1 绪论、引言、状态和状态函数
1.2 系统的状态和状态函数
1.系统和环境 系统——所研究的对象(物质和空间) 环境——系统以外有关的物质和空间 分界面——系统与环境由实际或想象的界 面分开
(1)封闭系统——有能量得失，无物质进出
(2)敞开系统——有能量得失，有物质进出
(3)孤立系统——无能量得失，无物质进出
• 相：系统中具有完全国相同的物理性质和
2.决定物质聚集状态的因素
◆ 物质是由分子构成的。 ◆ 一方面分子处于永不休止的热运动之中 , 主要是分子的平动、转动和振动， ——无序 的起因；
◆ 另一方面，分子间存在着色散力、偶极 力和诱导力，有时还可能有氢键或电荷转移， 电子云之间还存在着斥力， ——使分子趋向于 有序排列。
3.两类最基本的宏观平衡性质 ◆ pVT 关系，即一定数量物质的压力、 体积和温度间的依赖关系。 ◆ 热性质，主要是热容、相变热、生成 热、燃烧热等；熵也是一个重要的热性质。 它们是在宏观层次应用热力学理论研究 平衡规律时，必须结合或输入的物质特性。
1 1mol [Al(NO [ Al(NO3 ) 3 ] 3 )3 ] = 3× 1m ol 3
1mol 硫酸铜
×
1mol 硝酸铝
×
4.强度性质和广延性质
◆强度性质——与系统物质的数量无关，表
现系统“质”的特征 ◆广延性质——与系统所含物质的数量成正 比，表现系统“量”的特征。 ◆摩尔性质——广延性质除以物质的量
化学组成的均匀部分。
• 单相系统 • 多相系统 使用相这一概念时,并不要求它在空间中 连续存在。
2.状态和状态函数
状态——系统一切性质的总和
平衡态——如不改变环境条件，系统各 部分在长时间内不会发生任何变化。
状态
物理化学 教学大纲
物理化学教学大纲绪论（1学时）第一章热力学第一定律（11学时）§1. 热力学概述§2.热力学基本概念§3.热量定律§4.热力学第一定律§5.第一定律对理想气体体系的应用§6.第一定律对实际气体的应用§7. 第一定律对化学反应的应用----热化学第二章热力学第二定律（14学时）§1.卡诺循环§2. 热力学第二定律的经典表述§3. 熵的概念、第二定律的表达式§4.熵变的计算§5.熵的物理意义§6.亥姆霍兹自由能与吉布斯自由能§7. 热力学基本关系式§8.ΔG的求算第三章溶液-多组分体系热力学（8学时）§1. 偏摩尔量与化学势§2. 混合气体中各组分的化学势§3. 稀溶液中的两个经验定律§4. 稀溶液中各组分的化学势§5. 稀溶液的依数性质第四章相平衡（10学时）§1.基本概念§2.相律§3.单组分体系§4.纯物质相变热与温度的关系§5.蒸气压与外压的关系§6.二级相变§7.二组分体系第五章化学平衡（6学时）§1. 化学反应的方向与限度§2. 平衡常数的测定与平衡常数及其求算§3. 各类反应体系的平衡常数及其求算§4. 温度对平衡常数的影响§5. 其它因素对化学平衡的影响§6. 同时平衡第六章化学动力学基础（14学时）§1. 基本概念§2. 浓度对反应速率的影响、反应级数§3. 温度对反应速率的影响§4. 基元反应速率理论----碰撞理论、过渡态理论、单分子反应理论§5. 典型复杂反应动力学§6. 链反应§7. 催化反应§8. 光化学反应§9. 溶液中的反应§10. 分子反应动态学第七章电化学（14学时）§1. 离子的迁移§2. 电导§3. 离子的活度§4. 强电解质溶液理论Debye-Huchel公式§5. 可逆电池、可逆电极§6. 可逆电池热力学§7. 电极电势、电池电动势§8. 液接电势和浓差电势§9. 电解与极化作用§10. 金属的腐蚀与防腐§11. 化学电源简介第八章表面物理化学（6学时）§1. 表面张力、表面自由能§2. 液体压力与表面曲率的关系§3. 吸附§4. 表面活性剂及其应用§5. L-B膜与自组装膜第九章胶体与大分子溶液（6学时）§1. 溶胶的制备与净化§2. 溶胶的动力性质及光学性质§3. 溶胶的电学性质§4. 溶胶的聚沉与稳定性§5. 大分子溶液的性质第十章统计热力学（10学时）§1. 引言§2. 波兹曼分布定律§3. 最可几分布与平衡分布§4.配分函数§5. 各配分函数的计算§6. 配分函数对热力学函数的贡献§7. 单粒子的分子配分函数及求算。
2022年绪论(2)
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--- 中国大百科全书（唐有祺）----
5 一.绪论 二.数学复习 三.气体
2、物理化学的研究内容
• (1) 化学反应的方向、限度和能量效应
•
----- 化学体系的平衡性质
• (2) 化学反应的速率和反应机理
•
----- 化学体系的动态性质
• (3) 化学体系的微观结构和性质
6 一.绪论 二.数学复习 三.气体
上例理论上可行。关键是寻找合适的催化剂和反 应途径（模拟生物固氮）
③结构化学——物质的性质与其微观结构的关系
例如研究与氮分子有关的配合物的结构，以及它 们在不同条件下的变化，就有利于常温常压下寻 找固氮的途径。
14 一.绪论 二.数学复习 三.气体
7. 学习物理化学的目的和意义
目的: ① 扩大知识面，打好专业基础；掌握热力学处理
即：
pV= nRT
24 一.绪论 二.数学复习 三.气体
(3)混合理想气体
1 Dalton分压定律: p(总)=pi 2 Amagal分体积定律：V(总)=Vi
设一体积为V，温度为T的容器中，含有k种理想 气体,其组分为A, B,，而且相互之间不发生化 学反应。 n(总)= nA + nB + = ni
4、物理化学学科的战略地位 (1) 物理化学是化学科学的理论基础
及重要组成学科
(2) 物理化学极大地扩充了化学研究 的领域
(3) 物理化学促进相关学科的发展
(4) 物理化学与国计民生密切相关
(5) 物理化学是培养化学人才的必需
11 一.绪论 二.数学复习 三.气体
5. 物理化学的研究方法
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。
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美国著名物理化学教授赖文曾说过：如果试图只通 过阅读教科书而不做习题的办法来学习物理化学， 其效果就如同为了改善体质只阅读一本身体保健的 书，而不做所建议的体育锻炼一样。
诺贝尔获得者西侬曾说：优秀的学生……做完一道 题后返回去问：为什么我做了这么长时间？我最后 发现的通向正确道路的线索是什么？以后再遇到同 类的问题怎样才能尽快的解出？这样就学会了解题 的方法。因此，很多东西是通过解题之后才学到的。
R 摩尔气体常数
R ＝ 8.314510 J mol-1 K-1
2020/4/28
理想气体的定义及其微观模型
理想气体: 凡在任何温度, 压力下均服从理 想气体状态方程的气体称为理想气体.
理想气体的两个特征: (1)分子本身不占有体积; (2)分子间无相互作用.
理想气体状态方程近似适用于低压实际
---中国大百科全书（唐有祺）----
物理化学是研究化学学科中的原理和方法,研究化
学体系行为最一般规律和理论的学科,是化学的理论基 础。
2020/4/28
---自然科学学科发展战略调研报告---
物理现象
化学现象
用物理的理论,实 验方法和数学知识
揭示本质与规律
物理化学的建立与发展
十八世纪开始萌芽：从燃素说到能量守恒与转化定律。 俄国科学家罗蒙诺索夫最早使用“物理化学”这一术语。 十九世纪中叶形成：1887年俄国科学家W.Ostwald1853～ 1932）和荷兰科学家J.H.van’t Hoff （1852～1911） 合办了第一本“物理化学杂志”（德文）。 二十世纪迅速发展：新测试手段和新的数据处理方法不 断涌现，形成了许多新的分支学科，如：热化学，化学 热力学，电化学，溶液化学，胶体化学，表面化学，化 学动力学，催化作用，量子化学和结构化学等。
温度：温度是定量反映气体冷热程度的物理量。T, 单位 开尔文(K)(K氏温度与摄氏温度换算)
气体体积：气体所占空间的大小。V,单位 立方米 (m3)
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理想气体状态方程
pV = nRT pVm = RT
单位：p Pa V m3 TK n mol R J mol-1 K-1
气体. 易液化气体的适用压力范围较窄, 难
液化气体则相对较宽.
00-7-22
17
实际气体 实际气体
实际气体：分子之间有相互作用力，分子本身具 有体积的气体
压缩因子
引入来定量描述真实气体的行为与理想气 体的偏离程度：
压缩因子的定义为：
Z pV pVm nRT RT
中高压气体p-V-T关系的处理方法
绪论
什么是物理化学 物理化学的目的和内容 物理化学的建立和发展 物理化学的学习方法 教学课时安排 考核方式和参考书
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。
-----付献彩-----
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。
理想气体状态方程式仅在足够低的压力下适合于真 实气体。描述实际气体pVT关系的状态方程近200 种，大致分为两类
（1）考虑了物质的结构，推导出的方程
（2）经验、半经验的状态方程
共同特点（1）p→0 ，均可还原为理想气体状态方程 （2）方程中均含有若干个反映各气体不同性质的特
性参数
范德华方程
理想气体状态方程 pVm=RT 实质为：（分子间无相 互作用力时气体的压力）×（1 mol 气体分子的自由 活动空间）＝RT.因此，可以从这两个方面进行修正， 得到范德华方程 (1)体积修正
第一章 气体
低压气体的p-V-T关系 理想气体的状态方程与微观模型 中高压气体的p-V-T关系 气体的液化及临界状态
状态方程
理想气体 分压及分体积定律
气 体
状态方程
实际气体
液化及临界现象
压力：由于分子热运动,气体分子与容器壁碰撞,对 器壁产生作用力。单位器壁面积所受的力称为压力.p,单 位 帕斯卡(Pa)
教学课时安排考核方式和参考 考核方式采用闭卷考试，综合平时成绩（包括实验、平时纪 律、作业，40%）和期末考试成绩（60%）给出总评 成绩。
参考书
1、《物理化学》（上、下）南京大学， 傅献彩等 编
2、《物理化学》上、下册 天津大学（第四版）
3、 《物理化学解题指导》南京大学， 孙德坤等编
4、 《物理化学-概念辨析 解题方法》中国科学技术 大学， 范崇正等编
实际气体摩尔体积因分子本身体积的存在，可压缩 空间减小。1mol气体的可压缩空间以 (Vm - b)表示。
b为一范氏常数，恒为正值，其大小与气体性质决定。 一般情况下，气体本身体积越大，b值也越大。
对体积修正后，p(Vm - b)=RT。
物理化学的目的和内容
目的 物理化学主要是为了解决生产实际和科学实 验中向化学提出的理论问题，揭示化学变化的本质， 更好地驾驭化学，使之为生产实际服务。 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) 统计热力学 (4) 物质的性质与其结构之间的关系问题—量子化学
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物理化学的发展趋势和特点
(1)从研究宏观到微观 (2)从研究体相到表相 (3)从研究定性到定量 (4)从研究线性到非线性 (5)从研究平衡态到研究非平衡态 (6)从研究静态到动态
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物理化学课程的学习方法
(1)课前自学，课后复习，勤于思考。
(2)重视重点知识点记忆,如概念定律公式,注意各 个章节融会贯通 (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。
▪ 如有机化学家应用动力学探索反应机理，应用结构 化学知识研究反应中间体的结构和稳定性；无机化 学家应用热力学原理研究无机材料的性质及稳定性； 分析化学家应用光谱分析确定未知样品的组成。
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生物化学家应用动力学研究酶反应,应用热力学原理 研究生物能、渗透作用、膜平衡及确定生物大分子的 分子量。材料科学家利用热力学原理去判断各种材料 的稳定性及合成某种新材料的可能性，应用光谱方法 确定材料的结构和性能，应用动力学、统计热力学原 理去研究新的材料合成反应等。