绪论

绪论

1. 物理化学目的和任务

任何化学变化总是伴随有物理变化，化学现象总是和物理现象紧密相联系的。物理化学就是从化学想象和物理现象的联系入手，来寻找化学变化最基本规律的一门学科，是物理学和化学最早相互渗透的一门边缘学科。物理化学又称为理论化学，其目的主要是解决生产实际和科学实验向化学提出的各种理论问题，揭示化学反应的本质，更好地为生产实际服务。物理化学就所要解决的问题，大体来说，主要有以下三个方面：

（1）化学反应的方向和限度问题。在指定条件下，反应是否能自动进行，进行到什么程度，反应时能量变化有多少，外界条件（温度、压力、浓度、催化剂等）对反应的方向和限度有什么影响等等，对这些问题的研究解决，属于物理化学的一个分支，叫化学热力学。

（2）化学反应的速率和机理问题。反应的速率有多大，反应究竟是如何进行的（——反应机理），外界条件（温度、浓度、催化剂等）对反应速率有何影响，如何控制反应进行的速率。对这些问题的研究，属于物理化学的另一个分支，叫化学动力学。

（3）物质的性质与其结构之间的关系问题。物质的性质是由其内部结构所决定的，如何根据物质结构知识，在合成人们所需要性能的新材料方面提供方向和线索；另外，要了解反应的本质问题，就必须了解物质内部的结构，只有这样才可进而预见：在适当外力作用下，结构将发生怎样的变化。对这些问题的研究，属于物理化学的又一个分支，物质结构或结构化学，这一部分多单独开课。

以上这些问题的研究和解决具有重要的意义，它是实现新的工艺过程和改进旧的工艺过程的定量基础，它对生产实际具有重要的指导性作用。

物理化学与化学中其它学科（如无机，有机，分析等）有着密切的联系。其它学科各有自己特殊的研究对象，而物理化学着重研究更具有普遍性的，更本质的化学运动内在规律，它所研究的基本问题正是其它学科最关心的问题。其它学科在解决问题时，在很大程度上常常要利用物理化学的规律性和方法，而物理化学所研究的具体对象不是无机物就是有机物。物理化学是其它学科的“纲”，

“纲举”才能“目张”。

2. 物理化学的研究方法

（1）一般的科学研究方法

物理化学是自然科学中的一个独立分支，一般的科学研究方法对之也完全适用。即，遵循“实践—理论—实践”的认识过程，分别采用归纳法和演绎法，即从众多事实概括到一般，再从一般推理到个别的思维过程。

具体就是：观察客观现象，或进行有计划的实验，积累大量的资料，分析、归纳、整理成定律，这些定律还只是客观事物规律性的描述，还不能了解其本质和内在原因。为解释其内在原因就需要根据已有的知识，通过思维，提出假设，根据假设作逻辑性的推理，可预测客观事物新的现象和规律，若预测能为多方面实践而证实，则假设就成了理论。而理论又不断受到实践的检验，随着实践的发展，理论不断得到充实和发展。

（2）特殊的研究方法

物理化学的研究方法，除一般的科学研究方法外，由于研究对象的特殊性，还具有特殊的研究方法。

热力学方法：以多质点组成的宏观系统为研究对象，以两个热力学定律为基础，经严密的逻辑推理，建立一些热力学函数，以特殊函数的改变量得出结论。

统计力学方法：从单个或少数粒子的运动规律，来推断大量粒子所组成系统的规律，把大量粒子所够成系统的微观运动和宏观表现联系起来。

量子力学方法：研究具有波粒二象性微观粒子运动规律，以薛定谔方程为基础。

动力学方法：以化学反应系统对象，采用宏观反应动力学方法，研究化学反应的速率和历程。前沿是微观反应动力学。

关于物理化学实验的研究方法，主要有：

化学分析方法——化学法

热力学方法

电磁学方法

——物理法

光学方法

原子物理学方法

由此可见，物理化学的实验手段大部分是物理的方法。显然，物理化学可认为是运用物理学的理论和方法去研究化学变化基本规律的一门学科。

3 .物理化学的建立与发展

十八世纪开始萌芽：对火—燃烧现象的研究，从现象到本质；从燃素说到能量守恒与转化定律；俄国科学家罗蒙诺索(1711-1765)最早使用“物理化学”这一术语。

十九世纪中叶形成：1840年Hess提出了Hess定律；1850年Kelvin和Clausius 提出了热力学第二定律；1876年Gibbs推导出了相律；1884年van’t Hoff 创立了稀溶液理论、化学平衡；1886年Arrhenius提出了电离学说、活化能理论；1887年俄国科学家W. Ostwald和荷兰科学家J. H. van’t Hoff 合办了第一本德文“物理化学杂志”。

二十世纪迅速发展：新测试手段和数据处理方法不断涌现，形成了许多新的分支学科，如：物理化学

化学热力学；

化学动力学；

结构化学；

量子化学；

电化学；

胶体化学；

表面化学；

溶液化学；催化作用；热化学等

4.近代化学的发展趋势和特点

物理化学的发展，依托于近代化学的发展，其特点有：

(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。

宏观介观微观

（看得见的物体）（纳米材料）（原子、分子)

(2) 从体相到表相

在多相系统中，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，推动表面化学和多相催化的发展。

（3）从定性到定量

随着计算机技术的飞速发展，大大缩短了数据处理的时间，并可进行人工模拟和自动记录，使许多以前只能做定性研究的课题现在可进行定量监测。

（4）从单一学科到交叉学科

化学学科与其他学科以及化学内部更进一步相互渗透、相互结合，形成了许多极具生命力的交叉科学。

（5）从平衡态到非平衡态

经典热力学只研究平衡态和封闭系统或孤立系统，然而对处于非平衡态的开放系统的研究更具有实际意义，自1960年以来，逐渐形成了非平衡态热力学这个学科分支。

5.学习物理化学的方法

物理化学是化学类专业一门重要专业基础课，通过该课程的学习，培养大家理论思维的能力，就是如何运用物理化学的原理和方法处理化学中的一切问题的能力，具体就是如何分析某一反应有无可能实现，能否实现，内在原因如何，等等。

（1）找主线，抓重点。如何学好物理化学，一般行之有效的方法是不可少 生物 药学 天文 医学 化学 计算 材料 计算 化学 生物 化学 药物 化学 材料 化学 天体 化学

医用 化学