物理化学(physical chemistry)

物理化学

（physical chemistry）

撰写人：王玉春审核人：陈泳，冯辉霞

一、课程编号： 203128-9

二、学时学分：120学时，7.5学分

三、先修课程：高等数学，普通物理，无机及分析化学，有机化学

四、适合专业：应用化学专业

五、课程性质和任务

《物理化学》是化学专业四大主干课程之一，是化学专业学生的必修课。物理化学是用物理学的原理和实验手段来研究解决化学变化基本规律的一门科学，对化学的基础理论和实践研究起着指导性的作用。物理化学重点解决化学反应方向和限度、化学反应速率、化学反应机理，以及物理化学基础理论在溶液、相平衡、化学平衡、电化学、表面、胶体等领域的进一步理论开发和应用问题，是化学和相关学科工作者必须熟练掌握的一门理论科学。

本课程的目的是要求系统地掌握有关化学变化与物理变化的一些基本原理和研究方法，并初步具有分析和解决一些化学方面实际问题的能力。

通过物理化学的教学，使学生掌握物理化学的基本概念、定义、定律和主要公式；了解重要理论的实验基础；理解重要公式的导出、物理意义及适用范围；区别易混淆的概念；并能初步运用演绎、归纳、计算等方法分析、论证有关具体问题。

六、主要教学内容

1、绪论：物理化学的内容，特点，物理化学的研究方法，学习物理化学的方法与要求，物理量的表示及运算

2、气体：理想气体的状态方程，理想气体混合物，气体的液化和临界参数，真实气体方程，对应状态原理及普遍化压缩因子图

3、热力学第一定律：热力学的基本概念和术语，热力学第一定律:功和热,体系的内能,第一定律的数学表达式，恒容热，恒压热及焓，热容，理想气体的热力学能及焓，热力学第一定律对理想气体的应用，热化学：物质的标准态及标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓，反应焓与温度的关系—基尔霍夫方程式，节流膨胀

4、热力学第二定律：自发过程的共同特征-不可逆性，热力学第二定律的文字表述，熵的引出，第二定律的数学表达式，熵增加原理，熵变的计算，热力学第三定律，规定熵，Helmoltz 函数和Gibbs函数，热力学基本方程及Malxewell关系式

5、多组分系统热力学：偏摩尔量，化学势，理想气体和真实气体的化学势，化学势判据，拉乌尔定律，亨利定律，理想液态混合物，理想稀溶液，分配定律，稀溶液的依数性，逸度和逸度因子，活度与活度因子

6、化学平衡：化学反应的等温方程，理想气体化学反应的标准平衡常数，温度对平衡常数的影响，其它因素对理想气体化学平衡的影响，真实气体反应化学平衡，混合物及溶液中的化学平衡

7、相平衡：相律，单组分系统相图，二组分理想液态混合物的气-液平衡相图，二组分真实液态混合物的气-液平衡相图，精馏原理，二组分液态部分互溶及完全不互溶系统的气-液平衡相图，二组分固态不互溶系统液-固平衡相图，二组分固态部分互溶与完全互溶系统的液-固相图，二组分生成化合物的凝聚系统相图。

8、电化学：电解质溶液的导电机理及法拉第定律，离子的迁移数，电导，电导率和摩尔电导率，电解质离子的平均离子活度及德拜-休克尔极限公式，可逆电池（定义，符号，电动势及其测定），原电池热力学，Nernst方程式，电极电势与电池电动势，电极的种类，原电池的设计，不可逆电极过程，分解电压，极化现象与过电位，

9、界面现象：界面张力，弯曲液面的附加压力和毛细现象，固体表面，液-固界面，溶液表面，表面活性剂

10、化学动力学：化学反应的反应速率及速率方程，简单反应速率方程的积分形式，速率方程的确定，温度对反应速率的影响，活化能，典型复合反应的速率方程的积分形式，复合反应速率方程的近似处理方法，链反应，反应速率理论：碰撞理论，过渡状态理论，溶液中的反应，光化反应，催化反应

11、胶体化学：分散体系的分类，溶胶的制备和净化，胶体的光学性质，胶体的动力性质，胶体的电学性质，溶胶的稳定与聚沉，高分子溶液

12、统计热力学基础：概论，玻兹曼统计，配分函数，各配分函数的求法及其对热力学函数的贡献，分子的全配分函数

七、教学基本要求

1．绪论

了解物理化学的内容，特点,物理化学的研究方法, 学习物理化学的方法与要求,熟悉物理量的表示及运算

2. 气体

2.1 能熟练地应用理想气体状态方程。掌握分压力、分体积的概念

2.2 了解液体的饱和蒸气压和气体的液化过程

2.3 掌握范德华方程及校正项的意义

2.4 了解对应态原理，学会使用压缩因子图

3. 化学热力学

3.1 掌握热力学的基本概念，着重理解状态函数的特点

3.2 掌握热力学第一定律内容，数学表达式，熟练应用热力学第一定律计算理想气体在等温，等压，等容及绝热等典型过程中的△U，△H，Q及W。

3.3了解几种热效应形式如相变热，化学反应热，离子生成焓,掌握利用标准摩尔生成焓，标准摩尔燃烧焓数据计算化学反应的标准摩尔反应焓的方法.学会应用Kirchhoff定律计算在不同温度下标准摩尔反应焓

3.4 了解自发过程的共同特征，明确热力学第二定律的表述

3.5 理解熵的引出过程和初步理解熵的物理意义，理解克劳修斯不等式的重要性，注意导出熵函数逻辑性，了解热力学第二定律与卡诺定律的联系。掌握熵判据的适用条件及其应用，学会计算一些特定过程的熵变

3.6 明确吉布斯函数和亥姆霍兹函数的定义及其在特定条件下的物理意义,掌握如何使用△G判断过程的方向和限度及△G的计算方法，了解如何用△A判断过程方向和限度及计算方法。

3.7 掌握热力学函数间的基本关系式，麦克斯韦关系式及其应用，了解用热力学基本方程和麦克斯韦关系式推导重要热力学公式的演绎方法。

3.8 掌握热力学第三定律，掌握标准摩尔反应熵的计算

3.9 理解Clapeyron方程与Clapeyron-Clausius方程的推导过程，并掌握其应用。

4. 多组分系统热力学

4.1 理解偏摩尔量和化学势的概念

4.2 掌握Raoalt定律和Henry定律，了解其适用范围

4.3 掌握理想液态混合物和理想稀溶液中各组分化学势的表达式

4.4 掌握稀溶液的依数性

4.5 理解逸度与逸度因子、活度与活度系数的概念，掌握真实液态混合物和真实溶液中各组分化学势的表达式

5. 化学平衡

5.1 掌握化学反应自发、平衡的条件，熟练应用化学反应等温方程式判断化学进行的方向