物理化学化学专业课程目的与要求

物理化学（化学专业）

(physical chemistry)

课程目的与要求

一、物理化学课程的作用和地位

物理化学是化学学科的一个重要分支，是化学专业本科生的一门主干基础课。通过本课程的学习，不仅使学生能系统地掌握物理化学的基本知识和理论基础，而且使他们受到严格的科学训练，具备应用物理化学基本原理和方法去分析和解决问题的能力，培养学生的辩证唯物主义世界观、爱国主义精神以及理论联系实际、艰苦奋斗、勇于创新的科学素质。

二、任务和要求

本课程的任务是介绍化学热力学、统计热力学、化学动力学、电化学和界面及胶体化学的基本原理、方法及应用。通过课堂讲授、自习、讨论课、演算习题、计算机辅助教学、考试等教学环节达到本课程的目的，其基本要求如下：（1）、化学热力学：掌握热力学四大定律、重要热力学公式及其物理意义和应用条件，各热力学量的计算中，掌握标准的选择和非理想体系处理的一般方法，掌握热力学函数表的应用。均相系热力学量之间的关系及转化，据以判断化学变化的方向和限度，掌握相平衡和化学平衡的基本原理及其在实际问题中的应用。了解非平衡态热力学的基本概念。

（2）、统计热力学：掌握玻尔兹曼统计的基本原理，能从微观层次理解体系的一些热力学性质，掌握从分子配分函数及自由能函数表计算简单气相反应平衡常数及理想气体与晶体的热力学函数。

（3）、化学动力学：掌握化学动力学的基本概念及化学动力学的唯象基本规律、反应速率常数、活化能的测定和计算方法，掌握反应级数的求算和反应历程推测的基本方法，初步掌握基元反应速率理论的基本内容、均相和多相催化原理、现代光化学的基本原理及了解分子反应动力学的现代进展。

（4）、电化学：掌握电解质溶液的基本概念和理论、电导及其应用，可逆电池热力学及其应用，了解电极过程动力学的基本内容及其应用，了解电化学基础研究的活跃领域。

（5）、界面及胶体化学：掌握表面热力学以及胶体体系的性质及基本规律、表面活性剂的作用及应用等。

基本内容及学时分配

绪言（1学时）

0.1物理化学的内容、特点及其在科研生产中的作用

0.2物理化学的量和单位

0.3物理化学研究方法及学习方法

一、热力学第零定律及物态方程（讲授3学时）

1.1基本术语和概念：体系与环境、平衡态与宏观量、状态变量与状态函数、热力

学过程

1.2热力学第零定律、温度定理、温标的选定

1.3物态方程：理想及实际气体的物态方程，临界状态及压缩因子图，膨胀系数及

压缩系数

二、热力学第一定律（讲授8学时，讨论课2学时）

2.1功和热量

2.2封闭体系的热力学第一定律、热力学能（内能）及焓、热力学量之间的关系，

功、热、∆U及∆H的求算

2.3热力学第一定律对理想气体的应用

2.4热力学第一定律对实际气体的应用——焦—汤效应

2.5热力学第一定律对相变与化学反应的应用——热化学

反应进度与反应体系的摩尔热力学量变, 基尔霍夫公式，盖斯定律，标准摩尔热力学量变，生成反应及燃烧反应的摩尔微分热力学量变及其应用，热力学函数表及其使用。

三、热力学第二及第三定律（讲授11学时，讨论课4学时）

3.1自发过程的共同特征，可逆与不可逆过程

3.2热力学第二定律的经典表述（Clausius及Kelvin说法）——后果不可消除原理3.3热力学第二定律的熵表述：熵及熵增加原理，熵变的求算及过程方向的判断3.4热力学第二定律的统计表述，玻尔兹曼关系式，影响熵的因素

3.5熵补偿原理——无序向有序的转变问题

3.6热力学第三定律及规定摩尔熵

3.7自由能及热力学基本方程

热力学第一定律及热力学第二定律的联合公式

Helmholtz自由能F及其减少原理

Gibbs自由能G及其减少原理

热力学基本方程

3.8 ∆F、∆G的求算及其应用，Gibbs –Helmholtz方程

3.9均相系热力学量之间的关系

特性函数，Maxwell关系，热力学函数关系变换的基本方法

3.10非平衡态热力学的基本概念

熵流与熵产生，熵产生原理，信息与熵，近平衡态热力学，耗散结构

四、多组分体系的热力学（讲授8学时，讨论课2学时）

4.1多组分体系中物质的偏摩尔数量的定义、集合公式、测量方法，偏摩尔量微商

的相关性

4.2化学势、质点数改变体系的热力学基本方程及其应用，Gibbs –Duhem方程4.3平衡条件及平衡稳定性判据

4.4气体热力学

理想气体化学势等温式及混合过程的热力学函数改变量

实际气体的逸度和逸度系数定义及求算，气体的标准态

4.5溶液热力学

理想溶液、理想稀溶液中溶质和溶剂化学势等温式

溶液相平衡规律（凝固点降低与升高、沸点升高与降低、渗透压等），微元法实际溶液对理想溶液的偏差及其相关性，Duhem-Margules方程

非电解质溶液各组分的活度、活度系数的定义，计算方法，标准态

五、相变热力学及相图（讲授8学时，讨论课2学时）

5.1相律：组分数，自由度，相律的推导及应用

5.2单组分体系及相图

Clapeyron方程及其应用

单组分体系相图、相变类型、超导与超流

5.3二组分体系热力学及相图

气-液平衡体系相图的基本类型，杠杆规则，D-M公式及其应用

蒸馏及精馏原理

液-液平衡体系相图

固-液平衡体系相图，相图的绘制及其基本类型

二组分体系相图总结：相区交错规则等

5.4三组分体系相图及热力学简介

相图的表示法及特点、典型相图及其应用

分配定律，串级萃取及超临界流体萃取

六、化学反应热力学（讲授4学时）

6.1化学反应亲合势及平衡条件，化学反应的方向及限度，反应的耦合

6.2标准平衡常数及化学反应平衡等温式

6.3非理想体系化学反应平衡等温式及平衡常数

6.4标准生成Gibbs函数及平衡常数的计算

6.5平衡常数与温度的关系，van’t Hoff公式

6.6平衡移动的方向：压力、浓度、惰性物质等因素对平衡的影响