物理化学-绪论
物理化学实验教学大纲
物理化学实验教学大纲《物理化学实验》教学大纲(2006.5修订)课程编码:课程名称:学分:总学时:一、本课程的地位、作用和目的与要求:物理化学实验(包括结构化学实验)是化学教育专业一门重要的基础实验课,通过实验课使学生加深对物理化学(含结构化学)原理的理解,培养学生实验研究能力和创新精神。
其目的使学生系统掌握基本的物理化学实验研究方法和基本技术,培养学生掌握物理化学实验及结构化学实验的基本知识和方法,训练学生使用仪器的操作技能,培养学生观察现象、正确记录和处理数据的能力,实践能力,全面提高学生素质。
要求学生完成实验20个,写出实验报告,并对实验进行讨论。
在做完实验的基础上参加实验考试。
考核方式一般可采用实验前的预习、实验操作、实验报告相结合,进行综合考核。
二、本课程教学基本要求本大纲提出22个实验项目可供选择。
要求学生完成实验20个,在选题时要兼顾到热力学、动力学、电化学、表面现象与胶体、结构化学等几个部分。
建议实验分配如下:热力学7个,动力学4个,电化学4个,表面现象与胶体3个,结构化学2个。
写出实验报告,并对实验进行讨论。
在做完实验的基础上参加实验考试。
考核方式一般可采用实验前的预习、实验操作、实验报告相结合,进行综合考核。
实验教学内容及学时分配素。
3燃烧热的测定必做6通过实验进一步明确燃烧热的定义,恒压燃烧热与恒容燃烧热的区别,以及用量热法测量燃烧热的基本原理。
了解氧弹式量热计的原理与构造,各部件的名称以及主要部件的作用、使用方法。
了解气体钢瓶的使用方法、注意事项,学会氧气减压阀的使用方法及原理。
熟悉用氧弹卡计测萘的恒容燃烧热的实验方法、步骤。
验证 3 了解积分熔解热和微分熔解热6 液体饱和蒸汽压的测定(学时)必做6程式的使用条件。
初步掌握真空减压系统装置和真空泵的构造,了解各种真空度的范围及获得的方法,熟悉福廷式气压计的构造、原理、使用;掌握等压计的构造、作用原理及使用方法。
学会测量CCl4于各温度下的饱和蒸气压。
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》课程教学大纲
物理化学Physical Chemistry一、课程基本情况课程类别:学科基础课课程学分:3学分课程总学时:48 学时,其中讲课:48 学时课程性质:必修开课学期:第3学期先修课程:高等数学、大学物理、材料化学适用专业:应用化学,材料物理等教材:沈文霞编,《物理化学核心教程》,科学出版社,2009年。
开课单位:物理与光电工程学院材料物理系二、课程性质、教学目标和任务本课程是适用于应用化学,材料物理等相关专业的学科基础课,本课程主要解决化学反应的方向和限度、化学反应的速率和机理等方面的问题,着重研究学科内更具普遍性的、更本质的化学运动内在规律,研究化学中的物质运动基本规律。
通过本课程的学习,要求学生了解和理解物理化学中重要的基本概念和基本知识,掌握各基本原理、定律、规则,并能进行计算和综合运用,解决一些实际问题,使学生在今后的实际工作中能有意识的运用化学观点去思考、认识和解决问题。
该课程的任务是激发学生学习化学的兴趣,将化学知识体系和思维方法传授给学生,培养学生分析和解决一般化学问题的能力,提高学生的化学素质,从而为后继课程以及今后从事生产和科研打下一定的化学基础。
三、教学内容和要求第1章绪论(1学时)(1)明确为什么要学习物理化学,了解物理化学课程内容;(2)掌握物理化学研究与学习的方法;(3)掌握物理量的表示与运算。
重点:物理量的表示难点:物理量的表示与运算第2章气体(2学时)(1)了解低压气体的经验定律、真实气体的状态方程;(2)理解液体的饱和蒸汽压和临界状态;(3)理解道尔顿分压定律和阿马格分体积定律(4)掌握理想气体的状态方程、混合物组成表示法;重点:混合物组成表示法;难点:液体的饱和蒸汽压和临界状态;道尔顿分压定律和阿马格分体积定律;第3章热力学第一定律(7学时)3.1 热力学概论(0.5学时)(1)了解热力学的研究对象;热力学的研究方法和(2)理解热力学研究方法的局限性;(3)掌握热力学研究方法;重点:热力学研究方法;难点:热力学研究方法的局限性;3.2 热力学的一些基本概念(0.5学时)(1)掌握热力学的一些基本概念;(2)掌握状态函数的特点;重点:热力学的一些基本概念;难点:状态函数的特点;3.3 热力学第一定律(1学时)(1)理解内能(U )和焓(H)都是状态函数、热(Q)和功(W )都是与途径有关的过程量。
绪论
Physical Chemistry
绪 论
三.物理化学的学习方法
1. 抓住三基:基本概念、基本理论、基本计算 2. 注重定性概念定量化的方法和技巧
•
• •
准确掌握公式的物理意义,适用范围
学习物理化学思维方法和逻辑推理过程 重视习题
3. 实验
四、主要参考书
天津大学 物理化学教研室编的 《物理化学》第4版 南京大学 傅献彩等编的《物理化学》第5版
Physical Chemistry
物理化学
Physical Chemistry
绪 论
一、物理化学的任务和内容
物理化学 从研究物理变化和化学变化的联系入手,探
求化学变化的基本规律。又称理论化学。 主要内容 (1)化学热力学:研究化学反应的方向和限度 (2)相变化、表面化学、电化学、胶体和大分子化学
由于附加压力的存在, 新相种子难以形成, 也就是说构成结 石的晶核在没有诱因( 比如胆管感染, 肝脏异常) 的情况 下, 是难以形成的。 四、物理化学渗透到药学各个环节
新药合成 药物生产-----化学动力学 性能表征-----比表面积 贮存期测定----化学动力学 半衰期测定---给药时间 中草药有效成分的提取----表面与胶体
药物体内过程:药理学、药代动力学
药物提取分离和合成:合成药物化学、天然药物化学
Physical Chemistry
物理化学在药学中的作用
一、为药物新剂型的开发提供理论指导 固体分散体-----低共熔相图原理 灰黄霉素-酒石酸低共熔混合பைடு நூலகம்的溶出速度比纯灰黄霉素 的大2.7倍;
48%尿素与52% 磺胺噻唑制成的低共熔混合物的溶出速度 是纯磺胺噻唑的12倍。
(3)化学动力学:研究化学反应的速率和机理
物理化学 第一章 学习小结
绪论 1 学时基本要求:1、了解物理化学学科、阐明物理化学课程的基本内容和任务。
2、掌握物理化学的学习方法。
P V T 关系 3 学时气体的第一章基本要求:1、掌握理想气体性质、状态方程及基本定律。
2、了解实际气体的性质及范德华方程。
3、掌握临界状态概念、对应状态原理。
4、了解pVT 关系的普遍化计算方法。
重点:理想气体定义、分压力、分体积的概念;理想气体状态方程、范德华方程的应用,对应状态原理及其应用。
难点:分压力、分体积的概念,使用范德华方程及用压缩因子图对真实气体进行有关计算。
第一章气体的pVT关系主要公式及使用条件1.理想气体状态方程式nRTRT?(m/M)pV?pV?p(V/n)?RT 或m3V?V/n称为气体的摩尔体。
mol PaTp式中,V,及n单位分别为,m,K及m3 -1-1 -1,称为摩尔气体常数。
mol·K=8.314510 J ·m积,其单位为·mol。
R此式适用于理想气体,近似地适用于低压的真实气体。
气体混合物2.(1)组成? ) = y (或x 摩尔分数nn/BB ABA???yV/??体积分数Vy Bm,BBAm,AA?V?表示在一定T,p式中下纯气体为混合气体总的物质的量。
A的摩n Am,AA??为在一定T,p尔体积。
下混合之前各纯组分体积的总和。
Vy A,mAA(2)摩尔质量???n/M?m/nM??yM BmixBBB BBB??为混合气体总的物质的量。
上为混合气体的总质量,式中nm?nm?BBBB述各式适用于任意的气体混合物。
?y?n/n?p/p?V/V(3)BBBB式中p为气体B,在混合的T,V条件下,单独存在时所产生的压力,称为B B?V下,单独存在时所占的体积。
,p的分压力。
为B气体在混合气体的T B道尔顿定律3.?,p= yp pp?BB BB上式适用于任意气体。
对于理想气体p?nRT/V BB4.阿马加分体积定律?V?nRT/V BB此式只适用于理想气体。
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
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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
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活化能
催化原理、复相催化——基本情况
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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
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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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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
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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
微观
研究特殊的体系和问题:
电化学、表面化学、胶体化学
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2.物理化学的特点、重要性和对学习 的要求
①特点 从物理入手,研究化学的基本规律
A.对数理要求较高 B.相对抽象 C.强调概念和运算
物理化学是:抽象、严格、简单、明确 ②重要性