物理化学 课件第14章 中国矿业大学
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大学物理化学全套课件
解：
pV 2RT
☺ pV 28.3145J K1 T
☺ T
101.325103 0.0448
2 8.3145
K
T 273 K ☺
19
第1章 化学热力学基础
1.0 化学热力学理论的基础和方法
热力学第一定律（能量守恒） 热力学第二定律（物质变化过程的方向与限度） 热力学第一定律和第二定律都是经验规律。 热力学第三定律（化学平衡计算）
7
第1章 化学热力学基础
第2章 相平衡热力学
第3章 相平衡强度状态图
第4章 化学平衡热力学
第5章 统计热力学初步
第6章 化学动力学基础
第7章 界面层的平衡与速率
第8章 电解质溶液
第9章 电化学反应的平衡与速率
第10章 胶体分散系统与粗分散系统
8
物理化学的研究方法
宏观方法（热力学方法） 微观方法（量子力学方法） 从微观到宏观的方法（统计热力学方法）
p、V、T等叫热力学系统的宏观性质。
宏观性质分为两类： 广度性质：与系统中所含物质的量有关，有加和性， 例如V，m等。 强度性质：与系统中所含物质的量无关，无加和性， 例如T，p等。
强度性质
一种广度性质 另一种广度性质
如Vm
V n
，
m V
等。
1.1.3 均相系统和非均相系统
相：系统中物理性质及化学性质均匀的部分。 相与相之间有分界面存在。 系统根据其中所含相的数目 均相系统（单相系统）：系统中只含一个相； 非均相系统（多相系统）：系统中含有一个以上的 相。
解：
pV nRT
R pV nT
100103 Pa 24.78103 m3 8.3145J mol1 K1 1mol 300K
物理化学说课PPT课件
第5页/共25页
教学目标
国家自然科学基金委员会在自然科学——物理化 学学科发展战略报告中指出： “实践表明，凡是具有较好物理化学素养的大学 本科毕业生，适应能力强，后劲足。由于有较好 的理论基础，他们容易触类旁通、自学深造，能 较快适应工作的变动，开辟新的研究阵地，从而 有可能站在国际科技发展的前沿。”
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8
10 24
6
14
24
10
12
20
8
四、重点、难点分析：
重点： 热力学两大定律中各物理量（Q、W、 △U、 △H、 △S、 △A、 △G）
的求算 熵的概念、各个判据的使用 相图分析 化学平衡的相关计算 电化学相关计算 简单级数反应的动力学特征 表面现象
第11页/共25页
难点：
• 熵变等热力学函数的计算 • 相图各区相态判断 • 化学平衡产率计算 • 可逆电池设计及计算 • 简单级数反应速率常数等动力学参数计算
（2）教学得到了学生的认可与好评，学生对物化教学评 价分基本都在95分以上。
（3）在期末考试中，学生的优秀率、及格率，平均成绩 等都取得了比较满意的结果。近三年本科生的期末考试 成绩合格率达90%以上，优秀率达到20%。
（4）为本科生进一步深造打下良好的专业基础，在研究 生入学考试的两门必考专业课中，近70%的学生选择物理 化学作为其中一门必考科目，并且取得了较好的成绩。
第13页/共25页
3. 情感态度 价值观基础
情感丰富而深刻； 关注社会，希望把 自己的专业知识服 务于社会，实现自 身的价值。
六、教学方法与手段
讲授 法
板书
练习 法
教学方法： 教法（教师 如何教）
学法（学生 如何学）
教学目标
国家自然科学基金委员会在自然科学——物理化 学学科发展战略报告中指出： “实践表明，凡是具有较好物理化学素养的大学 本科毕业生，适应能力强，后劲足。由于有较好 的理论基础，他们容易触类旁通、自学深造，能 较快适应工作的变动，开辟新的研究阵地，从而 有可能站在国际科技发展的前沿。”
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四、重点、难点分析：
重点： 热力学两大定律中各物理量（Q、W、 △U、 △H、 △S、 △A、 △G）
的求算 熵的概念、各个判据的使用 相图分析 化学平衡的相关计算 电化学相关计算 简单级数反应的动力学特征 表面现象
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难点：
• 熵变等热力学函数的计算 • 相图各区相态判断 • 化学平衡产率计算 • 可逆电池设计及计算 • 简单级数反应速率常数等动力学参数计算
（2）教学得到了学生的认可与好评，学生对物化教学评 价分基本都在95分以上。
（3）在期末考试中，学生的优秀率、及格率，平均成绩 等都取得了比较满意的结果。近三年本科生的期末考试 成绩合格率达90%以上，优秀率达到20%。
（4）为本科生进一步深造打下良好的专业基础，在研究 生入学考试的两门必考专业课中，近70%的学生选择物理 化学作为其中一门必考科目，并且取得了较好的成绩。
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3. 情感态度 价值观基础
情感丰富而深刻； 关注社会，希望把 自己的专业知识服 务于社会，实现自 身的价值。
六、教学方法与手段
讲授 法
板书
练习 法
教学方法： 教法（教师 如何教）
学法（学生 如何学）
物理化学PPT课件
气相色谱 液相色谱 电导滴定 电位滴定 离子选择性电极 极谱法、库仑法等等。
18
有机化学家：应用动力学
探索反应机理
借助量子力学 确定新化合物结构
无机化学家：应用量子力学 研究化合物的键
分析化学家：应用光谱学
分析样品组成
生物化学家：应用动力学
研究酶促作用
应用热力学
研究生物能的转换
化学工程师：应用热力学
e-mail: QQ:602267212
3
课程安排
课程安排：讲课54h，实验36h 教 材：面向21世纪课程教材《物理化学》 参 考 书： 傅献彩等《物理化学》，南京大学物理化学教研室 董元彦等编《物理化学学习指导》，科学出版社 高月英等编《物理化学》北京大学出版社 要求：写预习笔记，上课做好笔记，按时交作业。
平时成绩占总成绩的10%，实验占20%。
4
编外话：知识这东西——学习的目的？ 问题： 为什么要上学？学校里学的东西有什么用？ 学了那些东西将来有多大作用？
5
回答： 知识作为“工具”、“载体”，让学生打下“学习能力 “的 基础，而不是知识基础。 教师上课授课，让学生看书、复习、做作业、考试……, 这些手段的目的都不是让学生非得知道这些知识,而是 让学生亲自体会接受知识、学习本领的一个过程。这个 过程是”教育的本质“，也是学生将来最最受用终生的。 ——-----------摘自《读者》2004.NO.21
28
在分子筛及催化剂制备、电极表面修饰，LB 膜制备等的研究中，都有意识地运用了分子 设计的思想，并已有成功的实例。 分子设计与分子工程的研究内容丰富，涉及 体系广泛，目前研究比较集中在生命、材料、 药物等领域。
29
从分子水平进行药物作用原理、构效关系进行 研究，进而对特效药物分子结构进行设计与合 成也是非常活跃的研究课题。
18
有机化学家：应用动力学
探索反应机理
借助量子力学 确定新化合物结构
无机化学家：应用量子力学 研究化合物的键
分析化学家：应用光谱学
分析样品组成
生物化学家：应用动力学
研究酶促作用
应用热力学
研究生物能的转换
化学工程师：应用热力学
e-mail: QQ:602267212
3
课程安排
课程安排：讲课54h，实验36h 教 材：面向21世纪课程教材《物理化学》 参 考 书： 傅献彩等《物理化学》，南京大学物理化学教研室 董元彦等编《物理化学学习指导》，科学出版社 高月英等编《物理化学》北京大学出版社 要求：写预习笔记，上课做好笔记，按时交作业。
平时成绩占总成绩的10%，实验占20%。
4
编外话：知识这东西——学习的目的？ 问题： 为什么要上学？学校里学的东西有什么用？ 学了那些东西将来有多大作用？
5
回答： 知识作为“工具”、“载体”，让学生打下“学习能力 “的 基础，而不是知识基础。 教师上课授课，让学生看书、复习、做作业、考试……, 这些手段的目的都不是让学生非得知道这些知识,而是 让学生亲自体会接受知识、学习本领的一个过程。这个 过程是”教育的本质“，也是学生将来最最受用终生的。 ——-----------摘自《读者》2004.NO.21
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在分子筛及催化剂制备、电极表面修饰，LB 膜制备等的研究中，都有意识地运用了分子 设计的思想，并已有成功的实例。 分子设计与分子工程的研究内容丰富，涉及 体系广泛，目前研究比较集中在生命、材料、 药物等领域。
29
从分子水平进行药物作用原理、构效关系进行 研究，进而对特效药物分子结构进行设计与合 成也是非常活跃的研究课题。
物理化学(下)课件 第14章
亲液溶胶: 半径在1~100 nm范围, 通常由两亲性有机物或大分子在 溶剂中形成。 为热力学上稳定、可逆的体系。
憎液溶胶的特性与形成
(1) 分散程度: 粒子大小在10-9~10-7 m，扩散较慢，不能透过半 透膜，渗透压低, 但有较强的动力学稳定性和乳光现象。
(2) 不均匀性: 由许多离子或分子聚结而成，结构复杂，与介质 之间有明显的相界面，比表面大, 粒子大小不一。
E. 离子反应制氯化银溶胶 AgNO3（稀）+ KCl（稀） → AgCl (溶胶） +KNO3
金溶胶的制备
Add 20 mL of 1.0 mM HAuCl4 to a 50 mL beaker on a stirring hot plate. Add a magnetic stir bar and bring the solution just to a boil.
液-固溶胶 如油漆， AgI溶胶
液-液溶胶: 如石油原油 等乳状液
胶体的分类
气溶胶:气体为分散介质所形成的溶胶。 当分散相为固体或液体时，形成气-固或气-液溶胶。 无气-气溶胶，因不同气体混合后是单相均一体系，不属于胶体范围。
气-液溶胶, 如雾，云
气-固溶胶 如烟，含尘的空气
胶体的分类
固溶胶: 固体为分散介质所形成的溶胶
粗分散体系
当分散相粒子大于100 nm,目测是混浊不均 匀体系，放久沉淀或分层，如黄河水。
胶体
胶体分 散体系
分散相粒子的半径在1~100 nm之间的体系。目测均匀，微 观多相不均匀体系。
§14.1 胶体和胶体的基本特性
胶体的分类 按聚集状态分:
液-气溶胶,如泡沫
液溶胶: 液体为分散介质所形成 的溶胶。当分散相为不同状态 时，则形成不同的液溶胶
憎液溶胶的特性与形成
(1) 分散程度: 粒子大小在10-9~10-7 m，扩散较慢，不能透过半 透膜，渗透压低, 但有较强的动力学稳定性和乳光现象。
(2) 不均匀性: 由许多离子或分子聚结而成，结构复杂，与介质 之间有明显的相界面，比表面大, 粒子大小不一。
E. 离子反应制氯化银溶胶 AgNO3（稀）+ KCl（稀） → AgCl (溶胶） +KNO3
金溶胶的制备
Add 20 mL of 1.0 mM HAuCl4 to a 50 mL beaker on a stirring hot plate. Add a magnetic stir bar and bring the solution just to a boil.
液-固溶胶 如油漆， AgI溶胶
液-液溶胶: 如石油原油 等乳状液
胶体的分类
气溶胶:气体为分散介质所形成的溶胶。 当分散相为固体或液体时，形成气-固或气-液溶胶。 无气-气溶胶，因不同气体混合后是单相均一体系，不属于胶体范围。
气-液溶胶, 如雾，云
气-固溶胶 如烟，含尘的空气
胶体的分类
固溶胶: 固体为分散介质所形成的溶胶
粗分散体系
当分散相粒子大于100 nm,目测是混浊不均 匀体系，放久沉淀或分层，如黄河水。
胶体
胶体分 散体系
分散相粒子的半径在1~100 nm之间的体系。目测均匀，微 观多相不均匀体系。
§14.1 胶体和胶体的基本特性
胶体的分类 按聚集状态分:
液-气溶胶,如泡沫
液溶胶: 液体为分散介质所形成 的溶胶。当分散相为不同状态 时，则形成不同的液溶胶
(推荐)《物理化学课件》PPT课件
23
p 1 C1 p
V p*p VmC VmC p*
V—T、p下质量为m的吸附剂吸附达平衡时吸附气体的体积； Vm—T、p下质量为m的吸附剂盖满一层时吸附气体的体积； p*—被吸附气体在温度T时成为液体的饱和蒸气压； C—与吸附第一层气体的吸附热及该气体的液化热有关的常数。
BET公式的重要应用是测定和计算固体吸附剂的比表面积。
lnn1 n2
L RV T(0)(h2h1)g
式中，n1和n2分别是高度为h1和h2处粒子的浓度，ρ和ρ0 分别是分散相和分散介质的密度，V是单个粒子的体积， g是重力加速度。
41
如果分散粒子比较大，布朗运动不足以克服沉降作用时， 粒子就会以一定速度沉降到容器的底部。
f1 43r3(0)g
半径为r，速率为u的球体在粘度系数为η的介质中运动时所 受阻力为
（1）电动现象
在外电场作用下，分散相与分散介质发生相对移动的现象， 称为溶胶的电动现象。
电泳：在电场作用下，固体的分散相粒子在液体介质中作 定向移动。
电渗：在电场作用下，固体的分散相粒子不动，而液体介
质发生定向移动。
43
44
（2）溶胶粒子带电的原因 1.吸附 如果溶液中有少量电解质，那么溶胶粒子就会吸附离子。
K b*
RT
此式表明，吸附量为一恒定值，不再随浓度而变化，吸附 已经达到饱和状态。
1 A
L
31
（4）表面膜 溶液表面正吸附现象不只可以在气-液界面上发生，它可以 在任意两相界面，如气-固、液-液、液-固界面上均可以发 生上述表面活性剂分子的相对浓集和定向排列，其亲水的 极性基朝向极性较大的一相，而憎水的非极性基朝向极性 较小的一相。利用这一特性，可以制备各种具有特殊功用 的表面膜。
p 1 C1 p
V p*p VmC VmC p*
V—T、p下质量为m的吸附剂吸附达平衡时吸附气体的体积； Vm—T、p下质量为m的吸附剂盖满一层时吸附气体的体积； p*—被吸附气体在温度T时成为液体的饱和蒸气压； C—与吸附第一层气体的吸附热及该气体的液化热有关的常数。
BET公式的重要应用是测定和计算固体吸附剂的比表面积。
lnn1 n2
L RV T(0)(h2h1)g
式中，n1和n2分别是高度为h1和h2处粒子的浓度，ρ和ρ0 分别是分散相和分散介质的密度，V是单个粒子的体积， g是重力加速度。
41
如果分散粒子比较大，布朗运动不足以克服沉降作用时， 粒子就会以一定速度沉降到容器的底部。
f1 43r3(0)g
半径为r，速率为u的球体在粘度系数为η的介质中运动时所 受阻力为
（1）电动现象
在外电场作用下，分散相与分散介质发生相对移动的现象， 称为溶胶的电动现象。
电泳：在电场作用下，固体的分散相粒子在液体介质中作 定向移动。
电渗：在电场作用下，固体的分散相粒子不动，而液体介
质发生定向移动。
43
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（2）溶胶粒子带电的原因 1.吸附 如果溶液中有少量电解质，那么溶胶粒子就会吸附离子。
K b*
RT
此式表明，吸附量为一恒定值，不再随浓度而变化，吸附 已经达到饱和状态。
1 A
L
31
（4）表面膜 溶液表面正吸附现象不只可以在气-液界面上发生，它可以 在任意两相界面，如气-固、液-液、液-固界面上均可以发 生上述表面活性剂分子的相对浓集和定向排列，其亲水的 极性基朝向极性较大的一相，而憎水的非极性基朝向极性 较小的一相。利用这一特性，可以制备各种具有特殊功用 的表面膜。
物理化学第四版课件
溶液常常作为化学反应的介质， 可以影响化学反应速率和反应机
理。
物质分离与提纯
利用溶液的依数性可以进行物质 的分离与提纯，例如渗透压法、
蒸馏法等。
相平衡的应用
相平衡在化工、制药、材料等领 域有广泛的应用，例如通过相图 可以了解药物在不同温度和压力 下的稳定性，指导药物制备和储
存。
05
化学平衡与化学分析
物理化学的研究内容与学习方法
研究内容
物理化学包括化学热力学、化学动力学、表面与胶体化学、量子与统计力学等 分支，涉及物质性质、反应机制和调控手段等方面。
学习方法
学习物理化学需要掌握基本概念和原理，注重实验技能的培养，善于运用数学 工具进行计算和分析，同时要关注学科前沿动态，培养创新思维和解决问题的 能力。
化学分析中的误差与数据处理
误差的分类
系统误差、偶然误差和过失误差。
误差的表示方法
绝对误差和相对误差。
数据处理方法
有效数字的修约、平均值的计算、标准偏差 和变异系数的计算等。
提高分析准确度的方法
选择合适的分析方法、减小测量误差、消除 干扰因素等。
06
电化学基础与应用
电化学基本概念与电池反应
电极电位与电池电动势
电极电位是电极与溶液界面上电荷分布的结果，而电池电动势是 电池反应的驱动力。
电池反应与热力学
电池反应是氧化还原反应，其热力学可由吉布斯自由能变化来描述 。
电池分类
根据电极材料和电解质类型，电池可分为多种类型，如干电池、铅 酸蓄电池、锂离子电池等。
原电池与电解池的设计与应用
原电池设计
原电池是将化学能转化为 电能的装置，其设计需要 考虑电极材料、电解质、 电流密度等因素。
理。
物质分离与提纯
利用溶液的依数性可以进行物质 的分离与提纯，例如渗透压法、
蒸馏法等。
相平衡的应用
相平衡在化工、制药、材料等领 域有广泛的应用，例如通过相图 可以了解药物在不同温度和压力 下的稳定性，指导药物制备和储
存。
05
化学平衡与化学分析
物理化学的研究内容与学习方法
研究内容
物理化学包括化学热力学、化学动力学、表面与胶体化学、量子与统计力学等 分支，涉及物质性质、反应机制和调控手段等方面。
学习方法
学习物理化学需要掌握基本概念和原理，注重实验技能的培养，善于运用数学 工具进行计算和分析，同时要关注学科前沿动态，培养创新思维和解决问题的 能力。
化学分析中的误差与数据处理
误差的分类
系统误差、偶然误差和过失误差。
误差的表示方法
绝对误差和相对误差。
数据处理方法
有效数字的修约、平均值的计算、标准偏差 和变异系数的计算等。
提高分析准确度的方法
选择合适的分析方法、减小测量误差、消除 干扰因素等。
06
电化学基础与应用
电化学基本概念与电池反应
电极电位与电池电动势
电极电位是电极与溶液界面上电荷分布的结果，而电池电动势是 电池反应的驱动力。
电池反应与热力学
电池反应是氧化还原反应，其热力学可由吉布斯自由能变化来描述 。
电池分类
根据电极材料和电解质类型，电池可分为多种类型，如干电池、铅 酸蓄电池、锂离子电池等。
原电池与电解池的设计与应用
原电池设计
原电池是将化学能转化为 电能的装置，其设计需要 考虑电极材料、电解质、 电流密度等因素。
中国矿业大学(北京)《大学物理》课件 第14章 力学相对性原理
二、狭义相对论的两个基本假设
1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论的两 条基本假设。
假设Ⅰ 在所有惯性系中，一切物理学定律都相 同，即具有相同的数学表达形式。或者说，对于 描述一切物理现象的规律来说，所有惯性系都是 等价的。这也称为狭义相对论的相对性原理。
假设Ⅱ 在所有惯性系中，真空中光沿各个方向 传播的速率都等于同一个恒量 c,与光源和观察者 的运动状态无关。这也称为光速不变原理。
第14章 狭义相对论力学基础
14.1 力学相对性原理 伽利略坐标变换式
14.2 狭义相对论的两个基本假设 14.3 狭义相对论的时空观 14.4 洛伦兹变换 14.5 狭义相对论质点动力学简介
§14.1 力学相对性原理 伽利略坐标变换式
一、力学相对性原理
在彼此作匀速 直线运动的所有惯 性系中，物体运动 所遵循的力学规律 是完全相同的，应 具有相同的数学表 达式。
对于描述力学现象而言，所有惯性系都 是等价的。
二、绝对时空观 “绝对的、真正的和数学的时间自身在
流逝着，而且由于其本性在均匀地、与任何 其他外界事物无关地流逝着。”
“绝对空间就其本质而言，是与任何外 界事物无关，而且永远是相同的和不动的。”
以上是牛顿对时间和空间的描述，即经 典力学的时空观，也称绝对时空观。
只有在S´系中同一地点又同时发生的两件 事件，在 S 系看来两事件才是同时发生的。
二、时间延缓
s ys' y'u
o o'
d
12
9 6 3 x'
B
x
s'系同一地点 B 发生两事件
发射光信号 ( x ', t '1 ) 接受光信号 ( x ', t '2 ) 时间间隔 Δt t2 t1 2d c
(推荐)《物理化学》PPT课件
在p-x图上液相线在上，气相线在下；相 应在T-x图上气相线在上，液相线在下。梭形区 是气-液两相区。
18
正偏差在 p-x图上有最高点
在p-x图上有最高点者， 在T-x图上就有最低点，这 最低点称为最低恒沸点 （ low-boiling azeotropic point）。此时的混合物称为 最低恒沸混合物 (minimum boiling azeotropic)。它是 混合物而不是化合物
属于此类的体系有：H 2 O -C 2 H 5 O H , C H 3 O H -C 6 H 6, C2H5OH -C6H6等。在标准压力下，H2O-C2H5OH 19 的最低恒沸点温度为351.28K，含乙醇95.57 。
负偏差在 p-x图上有最低点
在p-x图上有最低点， 在T-x图上就有最高点， 这最高点称为最高恒沸 点（high-boiling azeotropic point）。处 在最高恒沸点时的混合 物称为最高恒沸混合物 （maximum boiling azeotrope ）。
属于此类的体系有：H 2O-HN 3,H 2 O O-H等C。l在标 准压力下，H2O-HC的l 最高恒沸点温度为381.65 K， 含HCl 20.24，分析上常用来作为标准溶液。 20
杠杆规则 Lever Rule
在p-x图的两相区，物系点O代表了体系总的 组成和温度。
通过O点作平行于横坐标 的等压线，与液相和气相线分 别交于M点和N点。MN线称 为等压连结线（tie line）。
22
由图可以看出
xA-x1=OM x2 – xA= ON
所以 N气·OM = n液·ON
P159 例题5
23
x
蒸馏与精馏
Distillation and Fractional Distillation 简单蒸馏 简单蒸馏只能把双 液系中的A和B粗略分 开。
18
正偏差在 p-x图上有最高点
在p-x图上有最高点者， 在T-x图上就有最低点，这 最低点称为最低恒沸点 （ low-boiling azeotropic point）。此时的混合物称为 最低恒沸混合物 (minimum boiling azeotropic)。它是 混合物而不是化合物
属于此类的体系有：H 2 O -C 2 H 5 O H , C H 3 O H -C 6 H 6, C2H5OH -C6H6等。在标准压力下，H2O-C2H5OH 19 的最低恒沸点温度为351.28K，含乙醇95.57 。
负偏差在 p-x图上有最低点
在p-x图上有最低点， 在T-x图上就有最高点， 这最高点称为最高恒沸 点（high-boiling azeotropic point）。处 在最高恒沸点时的混合 物称为最高恒沸混合物 （maximum boiling azeotrope ）。
属于此类的体系有：H 2O-HN 3,H 2 O O-H等C。l在标 准压力下，H2O-HC的l 最高恒沸点温度为381.65 K， 含HCl 20.24，分析上常用来作为标准溶液。 20
杠杆规则 Lever Rule
在p-x图的两相区，物系点O代表了体系总的 组成和温度。
通过O点作平行于横坐标 的等压线，与液相和气相线分 别交于M点和N点。MN线称 为等压连结线（tie line）。
22
由图可以看出
xA-x1=OM x2 – xA= ON
所以 N气·OM = n液·ON
P159 例题5
23
x
蒸馏与精馏
Distillation and Fractional Distillation 简单蒸馏 简单蒸馏只能把双 液系中的A和B粗略分 开。
物理化学简明教程课件
。
环境领域
电化学在环境领域的应用包括污 水处理、废气处理、土壤修复等
。
THANKS
感谢观看
相平衡条件与相图分析
相平衡条件
在一定的温度和压力下，不同相之间的化学成分和物理状态 达到平衡。
相图分析
通过分析多相体系的组成、温度、压力等因素的变化，判断 体系的相平衡状态。
化学平衡与相平衡的移动
化学平衡的移动
在一定条件下，化学反应的平衡状态受到外界条件的影响而发生变化。
相平衡的移动
在一定条件下，不同相之间的平衡状态受到外界条件的影响而发生变化。
性剂可以增加皮肤的吸收性，提高化妆品的效果。
06
CATALOGUE
电化学基础与应用
电极电位与电池电动势
电极电位
电极电位是表示电极反应达平衡时， 电极的电极电位值。
电池电动势
电池电动势是指单位正电荷在电源内 部从负极移到正极时非静电力所做的 功。
原电池与电解池的工作原理及计算方法
原电池工作原理
原电池是一种将化学能转变为电 能的装置，通过氧化还原反应将
物理化学简明教 程课件
汇报人： 202X-12-21
contents
目录
• 物理化学概述 • 热力学基础 • 化学反应动力学 • 化学平衡与相平衡 • 表面化学与胶体化学 • 电化学基础与应用
01
CATALOGUE
物理化学概述
定义与性质
定义
物理化学是研究物质在化学反应 中物理变化和化学变化的相互关 系的科学。
物理化学在各领域的应用
01
02
03
04
医药领域
物理化学在药物研发、药物分 析和药物作用机制研究中发挥
着重要作用。
环境领域
电化学在环境领域的应用包括污 水处理、废气处理、土壤修复等
。
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相平衡条件与相图分析
相平衡条件
在一定的温度和压力下，不同相之间的化学成分和物理状态 达到平衡。
相图分析
通过分析多相体系的组成、温度、压力等因素的变化，判断 体系的相平衡状态。
化学平衡与相平衡的移动
化学平衡的移动
在一定条件下，化学反应的平衡状态受到外界条件的影响而发生变化。
相平衡的移动
在一定条件下，不同相之间的平衡状态受到外界条件的影响而发生变化。
性剂可以增加皮肤的吸收性，提高化妆品的效果。
06
CATALOGUE
电化学基础与应用
电极电位与电池电动势
电极电位
电极电位是表示电极反应达平衡时， 电极的电极电位值。
电池电动势
电池电动势是指单位正电荷在电源内 部从负极移到正极时非静电力所做的 功。
原电池与电解池的工作原理及计算方法
原电池工作原理
原电池是一种将化学能转变为电 能的装置，通过氧化还原反应将
物理化学简明教 程课件
汇报人： 202X-12-21
contents
目录
• 物理化学概述 • 热力学基础 • 化学反应动力学 • 化学平衡与相平衡 • 表面化学与胶体化学 • 电化学基础与应用
01
CATALOGUE
物理化学概述
定义与性质
定义
物理化学是研究物质在化学反应 中物理变化和化学变化的相互关 系的科学。
物理化学在各领域的应用
01
02
03
04
医药领域
物理化学在药物研发、药物分 析和药物作用机制研究中发挥
着重要作用。
物理化学电子教案第十四章-教学课件
物理化学电子教案第十四章- 教学课件物理化学电子教案―第十四章第十四章胶体分散体系和大分子溶液§14.1胶体及其基本特性 1.分散相与分散介质 2. 分散体系分类（1）按分散相粒子的大小分类（2）按分散相和介质聚集状态分类（2）按分散相和介质聚集状态分类（2）按分散相和介质聚集状态分类（3）按胶体溶液的稳定性分类（3）按胶体溶液的稳定性分类 3. 憎液溶胶的特性 4. 胶团的结构 4. 胶团的结构 4. 胶团的结构 4. 胶团的结构 4. 胶团的结构 4. 胶团的结构 5. 胶粒的形状 5. 胶粒的形状§14.2溶胶的制备与净化 1. 溶胶的制备 1. 溶胶的制备 1. 溶胶的制备 -- 研磨法 1. 溶胶的制备-- 研磨法 1. 溶胶的制备 -- 研磨法 1. 溶胶的制备 -- 胶溶法 1. 溶胶的制备-- 胶溶法 1. 溶胶的制备 -- 超声分散法 1. 溶胶的制备 -- 超声分散法 1. 溶胶的制备 -- 电弧法 1. 溶胶的制备 -- 电弧法 1. 溶胶的制备 -- 凝聚法 1. 溶胶的制备 --- 凝聚法 1. 溶胶的制备 -- 凝聚法1.溶胶的制备 --- 凝聚法 1. 溶胶的制备 --- 凝聚法 1. 溶胶的制备 ---凝聚法 2. 溶胶的净化 2. 溶胶的净化 2. 溶胶的净化 2. 溶胶的净化2.溶胶的净化 2. 溶胶的净化 2. 溶胶的净化 2. 溶胶的净化§14.3溶胶的动力性质 1. Brown 运动 Brownian motion 1. Brown 运动Brownian motion 1. Brown 运动的本质 1. Brown 运动的本质 1. Brown 运动的本质 2. 胶粒的扩散 2. 胶粒的扩散 2.1 斐克第一定律（Fick ’s first law） 2.1 斐克第一定律（Fick ’s first law）2.2 斐克第二定律（Fick ’s second law）2.2斐克第二定律（Fick ’s second law ）2.3 Einstein-Brown位移方程 2.3 Einstein-Brown位移方程 2.3 Einstein-Brown位移方程 3. 溶胶的渗透压 4.沉降平衡（sedimentation equilibrium） 5.高度分布定律 5. 高度分布定律 5. 高度分布定律 5.高度分布定律§14.4 溶胶的光学性质 1. 光散射现象 1. 光散射的本质 2. Tyndall效应 2. Tyndall效应 3. Rayleigh公式 3. Rayleigh公式 4.乳光计原理 5.浊度（t urbidity ）6. 超显微镜6. 超显微镜6. 超显微镜6. 超显微镜§14.5 溶胶的电学性质 1. 胶粒带电的原因 1. 胶粒带电的原因2.电动现象（1）电泳（electrophoresis） 1.1 Tiselius电泳仪 1.1 Tiselius电泳仪 1.2界面移动电泳仪 1.2界面移动电泳仪 1.3显微电泳仪 1.3显微电泳仪 1.4区带电泳1.4区带电泳 1.4区带电泳 1.4区带电泳（2）电渗（e lectro-osmosis（2）电渗实验（3）流动电势（streamingpotential（3）流动电势（ streaming potential（4）沉降电势sedimentation potential 3.双电层（ double layer（1）平板型模型（2）扩散双电层模型（3）Stern模型（3）Stern模型 4.电动电势及计算（ electrokinetic potential ） 4. 电动电势及计算§14.6溶胶的稳定性和聚沉作用 1.溶胶的稳定性 1. 溶胶的稳定性 2. 影响溶胶稳定性的因素 3.聚沉值与聚沉能力 4. Schulze-Hardy 规则 5.电解质对溶胶稳定性的影响 5.电解质对溶胶稳定性的影响 6.不同胶体的相互作用 6.不同胶体的相互作用6.不同胶体的相互作用6. 不同胶体的相互作用§14.10 大分子溶液一. 三种溶液性质的比较二. 大分子分类三. 大分子的平均摩尔质量 * 1.聚合物摩尔质量的表示法 2.数均摩尔质量 3.质均摩尔质量 4. Z 均摩尔质量 5. 粘均摩尔质量 6. 粘度的类型 7. 用粘度法测定摩尔质量 7. 用粘度法测定摩尔质量§14.11Donnan平衡 1. 大分子电解质的膜平衡 2. 建立膜平衡时的三种情况 2.建立膜平衡时的三种情况 2. 建立膜平衡时的三种情况 2.建立膜平衡时的三种情况 2. 建立膜平衡时的三种情况本章结束在光散射法中利用 Zimm图而计算出来的大分子摩尔质量称为Z 均摩尔质量，它的定义是：式中：用粘度法测定的摩尔质量称为粘均摩尔质量。
物理化学简明教程课件
是假象的。如刚性壁，活动壁，绝热壁，半透壁等；
3. 系统可以是多种多样的：单组分，多组分，固体，液 体，气体，化学反应系统，单相，多相，双相。
如图，判定下列为何种系统？
电阻丝+电池 密闭系统
水
密闭系统
电阻丝
密闭系统
电阻丝+电池 隔绝系统
+水
2
(2) 状态和状态性质
若一系统，其各项性质均具有确定的数值，则称该 系统处于一定的状态。
(2)自由膨胀过程 如图1-1
pex＝0
W＝0
(3) 等压过程（恒压过程）
气体 真空 图1-1气体向真空膨胀
（自由膨胀）
(初态压力等于终态压力等于外压等于常数）
pex = p1 = p2 = const W = -pex(V2-V1) = - p(V2-V1) = - p2V2+P1V1 24
(4) 对抗恒定外压过程（恒外压
系统的性质只取决于系统目前所处的状态，而与过 去的历史无关。状态发生变化，系统的性质也发生相应 的变化，变化值只取决于系统的始态和终态，而与变化 的途径无关。无论多么复杂的变化，系统复原，所有的 性质也都复原。具有这种性质的物理量称为状态性质， 又称为状态函数。
状态函数的特性：异途同归，值变相等；周而复始，
E=U+T+V T+V 称为外能，为系统作整体运动的动能和势能。
热力学能，称为内能，它是指体系内部能量的总和，包 括分子运动的平动能、分子内的转动能、振动能、电子 能、核能以及各种粒子之间的相互作用位能等。
微观上：
热力学能
系统内所有粒子的动能＋势能 粒子内部的动能＋势能
即系统内部的能量
12
内能是状态函数 即任意系统在状态一定时，系统内部的能量是定值。 U = f (T,V)
3. 系统可以是多种多样的：单组分，多组分，固体，液 体，气体，化学反应系统，单相，多相，双相。
如图，判定下列为何种系统？
电阻丝+电池 密闭系统
水
密闭系统
电阻丝
密闭系统
电阻丝+电池 隔绝系统
+水
2
(2) 状态和状态性质
若一系统，其各项性质均具有确定的数值，则称该 系统处于一定的状态。
(2)自由膨胀过程 如图1-1
pex＝0
W＝0
(3) 等压过程（恒压过程）
气体 真空 图1-1气体向真空膨胀
（自由膨胀）
(初态压力等于终态压力等于外压等于常数）
pex = p1 = p2 = const W = -pex(V2-V1) = - p(V2-V1) = - p2V2+P1V1 24
(4) 对抗恒定外压过程（恒外压
系统的性质只取决于系统目前所处的状态，而与过 去的历史无关。状态发生变化，系统的性质也发生相应 的变化，变化值只取决于系统的始态和终态，而与变化 的途径无关。无论多么复杂的变化，系统复原，所有的 性质也都复原。具有这种性质的物理量称为状态性质， 又称为状态函数。
状态函数的特性：异途同归，值变相等；周而复始，
E=U+T+V T+V 称为外能，为系统作整体运动的动能和势能。
热力学能，称为内能，它是指体系内部能量的总和，包 括分子运动的平动能、分子内的转动能、振动能、电子 能、核能以及各种粒子之间的相互作用位能等。
微观上：
热力学能
系统内所有粒子的动能＋势能 粒子内部的动能＋势能
即系统内部的能量
12
内能是状态函数 即任意系统在状态一定时，系统内部的能量是定值。 U = f (T,V)
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溶胶的制备
用这两种方法直接制出的粒子称为原级粒子。 视具体制备条件不同，这些粒子又可以
聚集成较大的次级粒子。
通常所制备的溶胶中粒子的大小不是均一 的，是一个多级分散体系。
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2013-7-12
溶胶的制备--研磨法
1.研磨法 用机械粉碎的方法将固体磨细。
这种方法适用于脆而易碎的物质，对于柔
A.复分解反应制硫化砷溶胶 2H3AsO3（稀）+ 3H2S →As2S3（溶胶）+6H2O B.水解反应制氢氧化铁溶胶 FeCl3 （稀）+3H2O （热）→ Fe(OH)3 （溶胶）+3HCl
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2013-7-12
溶胶的制备---凝聚法
C.氧化还原反应制备硫溶胶
2H2S(稀）+ SO2(g) → 2H2O +3S (溶胶）
Na2S2O3 +2HCl → 2NaCl +H2O +SO2 +S (溶胶） D.还原反应制金溶胶 2HAuCl4(稀）+ 3HCHO +11KOH
2Au(溶胶）+3HCOOK + 8KCl + 8H2O
E.离子反应制氯化银溶胶
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2013-7-12
胶粒的结构
胶粒的结构比较复杂，先有一定量的难溶物分子
聚结形成胶粒的中心，称为胶核；
然后胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，形
成紧密吸附层；由于正、负电荷相吸，在紧密层外形
成反号离子的包围圈，从而形成了带与紧密层相同电
荷的胶粒；
胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的胶团。
（3）按胶体溶液的稳定性分类
1.憎液溶胶
半径在1 nm~100 nm之间的难溶物固体粒子
分散在液体介质中，有稳定体系。
一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成
溶胶，是 一个不可逆体系，如氢氧化铁溶胶、碘
化银溶胶等。 这是胶体分散体系中主要研究的内容。
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2013-7-12
溶胶的制备--电弧法
4.电弧法
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2013-7-12
溶胶的制备--凝聚法
1.化学凝聚法
通过各种化学反应使生成物呈过饱和状态，使 初生成的难溶物微粒结合成胶粒，在少量稳定剂存 在下形成溶胶，这种稳定剂一般是某一过量的反应 物。例如：
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2013-7-12
（2）按分散相和介质聚集状态分类
1.液溶胶 将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散 相为不同状态时，则形成不同的液溶胶： A.液-固溶胶 如油漆，AgI溶胶
B.液-液溶胶
C.液-气溶胶
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如牛奶，石油原油等乳状液
如泡沫
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2013-7-12
（3）按胶体溶液的稳定性分类
2.亲液溶胶 半径落在胶体粒子范围内的大分子溶解在 合适的溶剂中，一旦将溶剂蒸发，大分子化合物凝 聚，再加入溶剂，又可形成溶胶，亲液溶胶是热力
学上稳定、可逆的体系。
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2013-7-12
憎液溶胶的特性
（1）特有的分散程度
（2）按分散相和介质聚集状态分类
3.气溶胶 将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为 固体或液体时，形成气-固或气-液溶胶，但没有
气-气溶胶，因为不同的气体混合后是单相均一
体系，不属于胶体范围.
A.气-固溶胶
B.气-液溶胶
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如烟，含尘的空气
如雾，云
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2013-7-12
胶核 胶粒 胶团
胶粒（带正电）
胶团（电中性）
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2013-7-12
胶粒的形状
作为憎液溶胶基本质点的胶粒并非都是球形， 而胶粒的形状对胶体性质有重要影响。
质点为球形的，流动性较好；若为带状的，
则流动性较差，易产生触变现象。
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2013-7-12
2013-7-12
溶胶的制备--胶溶法
例如： Fe(OH)3（新鲜沉淀）
加FeCl3
Fe(OH)3 (溶胶）
AgCl (新鲜沉淀）
加AgNO 或KCl 3
AgCl(溶胶）
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2013-7-12
溶胶的制备--超声分散法
3.超声分散法 这种方法目前只用来制备乳状液。 如图所示，将分散相和分散 介质两种不混溶的液体放在样品 管4中。样品管固定在变压器油 浴中。 在两个电极上通入高频电 流，使电极中间的石英片发生 机械振荡，使管中的两个液相 均匀地混合成乳状液。
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2013-7-12
胶粒的结构
例2：AgNO3 + KI→KNO3 + AgI↓
过量的 AgNO3 作稳定剂
胶团的结构表达式：
胶团的图示式：
[(AgI)m n Ag+ (n-x)NO3–]x+ x NO3–
胶核
|______________________________| |_______________________________________|
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2013-7-12
溶胶的制备
制备溶胶必须使分散相粒子的大小落在胶体分
散体系的范围之内，并加入适当的稳定剂。制备方
法大致可分为两类：
（1）分散法
用机械、化学等方法使固体的粒子变小。
（2）凝聚法
使分子或离子聚结成胶粒
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2013-7-12
分类体系通常有三种分类方法： 按分散相粒子的大小分类：
•分子分散体系 •胶体分散体系 •粗分散体系
•液溶胶 按分散相和介质的聚集状态分类： •固溶胶 •气溶胶
•憎液溶胶 按胶体溶液的稳定性分类： •亲液溶胶
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2013-7-12
（1）按分散相粒子的大小分类
1.分子分散体系 分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶， 没有界面，是均匀的单相，分子半径大小在10-9 m以 下 。通常把这种体系称为真溶液，如CuSO4溶液。 2.胶体分散体系 分散相粒子的半径在1 nm~100 nm之间的体系。目 测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。也有的将1 nm ~ 1000 nm之间的粒子归入胶体范畴。 3.粗分散体系 当分散相粒子大于1000 nm,目测是混浊不均匀体 系，放置后会沉淀或分层，如黄河水。
转速约每分钟1万∼2万转。 A为空心转轴，与C盘相连， 向一个方向旋转，B盘向另一方 向旋转。 分散相、分散介质和稳定剂 从空心轴A处加入，从C盘与B盘的 狭缝中飞出，用两盘之间的应切 力将固体粉碎，可得1000 nm左右 的粒子。
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2013-7-12
溶胶的制备--胶溶法
分散相与分散介质
把一种或几种物 质分散在另一种物质 中就构成分散体系。 其中，被分散的物质 称为分散相 （dispersed phase）， 另一种物质称为分散 介质（dispersing medium)。
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例如：云，牛奶，珍珠
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2013-7-12
分散体系分类
胶粒的形状
例如：（1）聚苯乙烯胶乳是球形质点 （2） V2O5 溶胶是带状的质点 （3） Fe(OH)3 溶胶是丝状的质点
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2013-7-12
13.2 溶胶的制备与净化
溶胶的制备 溶胶的净化 （1）渗析法 （2）超过滤法
（1）分散法 1.研磨法 2.胶溶法 3.超声波分散法 4.电弧法 （2）凝聚法 1.化学凝聚法 2.物理凝聚法
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2013-7-12
13.1 胶体及其基本特性
分散相与分散介质
分散体系分类
（1）按分散相粒子的大小分类 （2）按分散相和介质的聚集状态分类 （3）按胶体溶液的稳定性分类
憎液溶胶的特性
胶粒的结构
胶粒的形状
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2013-7-12
韧性的物质必须先硬化后再粉碎。例如，将废 轮胎粉碎，先用液氮处理，硬化后再研磨。 胶体磨的形式很多，其分散能力因构造和 转速的不同而不同。
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2013-7-12
溶胶的制备--研磨法
盘式胶体磨
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2013-7-12
溶胶的制备--研磨法
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2013-7-12
溶胶的制备--超声分散法
超声分散法
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2013-7-12
溶胶的制备--电弧法
4.电弧法
电弧法主要用于制备金、 银、铂等金属溶胶。制备过程 包括先分散后凝聚两个过程。 将金属做成两个电极，浸在 水中，盛水的盘子放在冷浴中。 在水中加入少量NaOH 作为稳定 剂。 制备时在两电极上施加 100V 左右的直流电，调节电极 之间的距离，使之发生电火花，这时表面金属蒸发，是 分散过程，接着金属蒸气立即被水冷却而凝聚为胶粒。
因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是热力学不 稳定体系，有自发降低表面自由能的趋势，即小粒子会自 动聚结成大粒子。