物理化学(绪论)
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。
论物理化学绪论课的重要性及教学方法
论物理化学绪论课的重要性及教学方法随着社会的发展，物理化学教育的重要性也随之提高。
近年来，物理化学专业的发展也得到了许多有影响力的人士的关注，人们越来越重视物理化学教育，并认识到物理化学绪论课的重要性。
因此，教师们在教学时要重视物理化学绪论课的教学方法，着力推广具有严谨性和创新性的物理化学课堂环境，以促进学生学习物理化学知识，创造良好的物理化学教学氛围，为今后的物理化学专业发展做好准备。
首先，物理化学绪论课的教学方法应该发挥重要的作用。
在教学过程中，教师应该重视学生的需求，以引导他们了解物理化学知识，并增强他们对物理化学的兴趣。
另外，教师还应该注重对学生个性化的教学，根据学生的学习能力开展精彩的教学，以调动学生学习物理化学的兴趣，丰富学生的学习经验。
另外，老师还可以推出一些新颖有趣的教学方法，如实验演示、小组讨论等形式，以促进学生积极参与，吸收更多知识。
其次，物理化学绪论课的学习环境也非常重要。
在构建学习环境时，应该营造良好的氛围，帮助学生更好地掌握物理化学知识。
如果老师能制定一些科学合理的课堂规范，及时给予学生反馈，让他们了解物理化学的性质，能够更好地吸收知识。
此外，在教学过程中，老师还可以提出一些新颖有趣的教学游戏，以激发学生对物理化学知识的学习兴趣，让他们在课堂上更有活力，加深对物理化学知识的理解。
最后，老师需要注意学生的学习情况，及时制定学习计划，以不断完善学生的学习经历，增加学习效率。
老师应根据学生的学习情况调整教学计划，并定期对学生的学习状态进行反馈，以提高学生学习的效率。
综上所述，物理化学绪论课的重要性和教学方法无可置疑，以及教师们非常重视物理化学课堂上给予学生的学习环境和反馈，以帮助学生更好地理解物理化学知识，为物理化学专业的发展做准备。
2、《物理化学》教学大纲(化学专业)
《物理化学》课程教学大纲一、课程基本信息（一）课程中文名称：物理化学（二）课程英文名称：Physical Chemistry（三）课程代码：（四）课程属性及模块：专业必修课（五）授课学院：理学院（六）开课学院：理学院（七）教材及参考书目教材：《物理化学》（第五版）上册，傅献彩，沈文霞等编，高等教育出版社，2005年《物理化学》（第五版）下册，傅献彩，沈文霞等编，高等教育出版社，2006年参考书：《物理化学核心教程》（第二版），沈文霞编，科学出版社，2009年《物理化学》，万洪文，詹正坤主编，高等教育出版社，2009年《物理化学简明教程》（第四版），印永嘉等编，高等教育出版社，2009年《物理化学学习指导》，孙德坤沈文霞等编，高等教育出版社，2009年《物理化学核心教程学习指导》，沈文霞等编，科学出版社，2009年《化学热力学基础》，李大珍编，北京师范大学出版社，1982年《物理化学》，朱文涛编，清华大学出版社，1995年《物理化学教程》（修订版），姚允斌，朱志昂编，湖南科技出版社,1995年（八）课程定位及课程简介《物理化学》是化学及相关学科的理论基础。
是化学、化工、冶金、材料等专业本科生必修的专业主干基础课之一。
它是从化学现象与物理现象的联系入手，借助数学、物理学等基础科学的理论及其提供的实验手段，来探求化学变化中最具普遍性的基本规律的一门学科。
它是先行课程无机化学、分析化学、有机化学普适规律的理论归纳和定量探讨，是后续专业知识深造和科研工作的理论基础，也是连接化学与其它学科的桥梁。
（九）课程设计基本理念依据“以学生为中心”的教育教学理念，本课程的教学目的主要是：（1）使学生在已学过的一些先行课程（无机化学、有机化学、分析化学、高等数学、普通物理学）的基础上，对化学运动作理论和定量探讨。
（2）使学生能系统地掌握物理化学的基本知识和基本原理，加深对自然现象本质的认识；（3）使学生学会物理化学的科学思维方法，培养学生提出问题、研究问题的能力，培养他们获取知识并用来解决实际问题的能力。
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 教学大纲
物理化学教学大纲绪论（1学时）第一章热力学第一定律（11学时）§1. 热力学概述§2.热力学基本概念§3.热量定律§4.热力学第一定律§5.第一定律对理想气体体系的应用§6.第一定律对实际气体的应用§7. 第一定律对化学反应的应用----热化学第二章热力学第二定律（14学时）§1.卡诺循环§2. 热力学第二定律的经典表述§3. 熵的概念、第二定律的表达式§4.熵变的计算§5.熵的物理意义§6.亥姆霍兹自由能与吉布斯自由能§7. 热力学基本关系式§8.ΔG的求算第三章溶液-多组分体系热力学（8学时）§1. 偏摩尔量与化学势§2. 混合气体中各组分的化学势§3. 稀溶液中的两个经验定律§4. 稀溶液中各组分的化学势§5. 稀溶液的依数性质第四章相平衡（10学时）§1.基本概念§2.相律§3.单组分体系§4.纯物质相变热与温度的关系§5.蒸气压与外压的关系§6.二级相变§7.二组分体系第五章化学平衡（6学时）§1. 化学反应的方向与限度§2. 平衡常数的测定与平衡常数及其求算§3. 各类反应体系的平衡常数及其求算§4. 温度对平衡常数的影响§5. 其它因素对化学平衡的影响§6. 同时平衡第六章化学动力学基础（14学时）§1. 基本概念§2. 浓度对反应速率的影响、反应级数§3. 温度对反应速率的影响§4. 基元反应速率理论----碰撞理论、过渡态理论、单分子反应理论§5. 典型复杂反应动力学§6. 链反应§7. 催化反应§8. 光化学反应§9. 溶液中的反应§10. 分子反应动态学第七章电化学（14学时）§1. 离子的迁移§2. 电导§3. 离子的活度§4. 强电解质溶液理论Debye-Huchel公式§5. 可逆电池、可逆电极§6. 可逆电池热力学§7. 电极电势、电池电动势§8. 液接电势和浓差电势§9. 电解与极化作用§10. 金属的腐蚀与防腐§11. 化学电源简介第八章表面物理化学（6学时）§1. 表面张力、表面自由能§2. 液体压力与表面曲率的关系§3. 吸附§4. 表面活性剂及其应用§5. L-B膜与自组装膜第九章胶体与大分子溶液（6学时）§1. 溶胶的制备与净化§2. 溶胶的动力性质及光学性质§3. 溶胶的电学性质§4. 溶胶的聚沉与稳定性§5. 大分子溶液的性质第十章统计热力学（10学时）§1. 引言§2. 波兹曼分布定律§3. 最可几分布与平衡分布§4.配分函数§5. 各配分函数的计算§6. 配分函数对热力学函数的贡献§7. 单粒子的分子配分函数及求算。
物理化学
W
V1 V2
p环
dV
V1 V2
(
p系
dp)dV
V1 V2
p系dV
膨胀过程系统所作之功：
W
V2 V1
p环dV
( p V2
V1
系
dp)dV
V2 V1
p系dV
三、可逆过程与不可逆过程 热力学将能够通过同一方法、手段令过
程反方向变化而使系统回复到原来状态的同 时，环境也完全回到原来状态而未留下永久 性变化，该过程称为热力学可逆过程。否则 为不可逆过程。
为热力学第一定律。也可以表述为：第一类永 动机是不可能制成的。 第一类永动机：
一种既不靠外界提供能量，本身也不减 少能量，却可以不断对外作功的机器称为第 一类永动机，它显然与能量守恒定律矛盾。
二、热力学能（U） 体系的总能量由下列三部分组成： （1）体系整体运动的动能 （2）体系在外力场中的位能 （3）系统内所有粒子全部能量的总和即 热力学能（U ）
P（环）
dL
W = FdL= p(环)A( dV/A)= p(环)dV
因为气体膨胀，dV ＞0，对环境作功； 所以W = −p(环)dV 单位： J、kJ
W
V2 V1
p环dV
注意： 不论系统是膨胀还是压缩，体积功都用
−p(环)dV表示， pV或Vdp都不是体积功。
例题 P78 概念题1
（五）热和功 1、热（heat）
体系与环境之间因温度差而传递的能量称为 热，用符号Q表示。
能量传递的一种形式，非状态函数，其值与过程有关
性质： 系统吸热 Q > 0；系统放热Q <0 在微小过程中的改变量为 Q
物理化学下册的知识点总结
物理化学下册的知识点总结第一章：绪论1.1 物理化学的定义和意义- 物理化学是研究物质的物理性质和化学性质之间相互关系的科学，它是物理学与化学之间的交叉学科。
- 物理化学对于理解和掌握物质的物理化学性质、化学反应机理和动力学规律具有重要的意义。
1.2 物质的结构- 化学元素是由原子构成的，原子由质子、中子和电子组成。
- 原子核由质子和中子组成，电子绕原子核运动。
1.3 物质的基本性质- 物质的基本性质包括物质的量、质量、体积、密度等。
第二章：热力学基础2.1 热力学基本概念- 热力学是研究热现象的学科，包括热平衡、热力学系统、热力学过程等基本概念。
2.2 热力学第一定律- 热力学第一定律表明能量守恒的原理，即能量可以从一种形式转化成另一种形式，但总能量守恒。
2.3 热力学第二定律- 热力学第二定律表明热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体，也就是说热能不可能自发地从一个低温系统传递到一个高温系统，即热量不可能自行从低温物体转移到高温物体。
2.4 熵的概念- 熵是热力学中的一个重要参数，它表示系统的无序程度和混乱程度。
第三章：化学动力学3.1 化学速率- 化学反应速率是指单位时间内反应物的消耗量或产物的生成量。
3.2 反应速率规律- 反应速率与反应物浓度的关系可以用速率常数和反应级数来表示。
3.3 反应活化能和活化能理论- 反应活化能是反应物转化为产物所需要的最小能量，活化能理论可以解释化学反应速率与温度的关系。
第四章：电化学基础4.1 电化学基本概念- 电化学是研究化学反应与电流、电势、电解等相互关系的学科。
4.2 电解和化学电池- 电解是指用电流将化合物分解成元素或离子的过程，而化学电池则是将化学能转化为电能的装置。
4.3 电化学动力学- 电化学动力学研究化学反应速率与电流密度、电势的关系。
第五章：分子动力学5.1 分子的基本运动- 分子动力学研究分子的热运动和扩散等基本运动。
5.2 分子碰撞理论- 分子碰撞理论是研究气体分子之间碰撞频率和平均自由程的理论。
物理化学绪论
2019/12/8
绪论
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§0-３物理化学的研究方法
•统计力学方法：
用概率规律计算出体系内部大量质点微观运动的 平均结果，从而解释宏观现象并能计算一些热力学的 宏观性质。 •量子力学方法：
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绪论
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§0 –1物理化学的目的、内容和任务
Zn+2NH４Cl +2MnO２ = Zn(NO３)２ Cl2 + 2MnOOH
Pb + 2H２SO４+ PbO２ = 2PbSO４ +2H２O
NiOOH + M(H) = Ni(OH)２ + M 照相底片AgBr被感光后引起化学反应，而使图像显示出 来 植物中的叶绿素受光照后，可以把二氧化碳和水合成碳水 化合物 爆炸反应可以起巨大的压力，体积变化等
一、物理化学学科的形成
1．从宏观角度看，化学变化总是包含或 者伴随着各种能量形式的物理现象
例如，各种反应的能量效应（放热或吸热 ）； 电流效应；光效应；压力或体积的变化等
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绪论
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§0 –1物理化学的目的、内容和任务
Ca(NO3)2 .4H2O+Na2SO4.10H2O=CaSO4+2NaNO3+14H2O
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§0-5 物理化学和中学化学教学
1、中学化学实验常用到硫酸和乙醇试剂，通常硫酸 的浓度是95-98%，乙醇的浓度是95%，为什么 不是 100%？
2、乙二醇的凝固点是261.7K, 而60%乙二醇的水溶 液的凝固点是224.2K（相差37度）。为什么两者的 凝固点相差这么大？
1绪论理想气体
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• 物理化学是化学领域一门非常重要和关键的基 础学科。它在化学、材料、化工、生物、医药 等领域有着广泛的应用。 • 定义：应用物理学原理和方法研究有关化学现 象和化学过程的一门科学。 • 物理化学主要是为了解决生产实际和科学实验 中向化学提出的理论问题，揭示化学变化的本 质，更好地驾驭化学，使之为生产实际服务。
用量子力学的基本方程（E.Schrodinger方程）求 解组成体系的微观粒子之间的相互作用及其规律，从 而指示物性与结构之间的关系。
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三、物理化学的研究内容
①化学热力学——化学变化的方向和限度，以及伴随发生的 能量转换关系； 例如合成氨，常温常压下能否进行？产率？ ②化学动力学——化学反应的速率和机理； 上例理论上可行。关键是寻找合适的催化剂和反应途径（ 模拟生物固氮） ③结构化学——物质的性质与其微观结构的关系 例如研究与氮分子有关的配合物的结构，以及它们在不同 条件下的变化，就有利于常温常压下寻找固氮的途径。
其物理意义：p是一个状态函数，dp只与始、终 态有关，而与途径无关。
⒋全微分的性质：
p p V T V T T V T V
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⒌微分法则与积分法则（查数学手册）
Chapter 1 Gas
• 本章基本要求： • 掌握理想气体状态方程 • 掌握理想气体的宏观定义及微观模型 • 掌握分压、分体积概念及计算。 • 理解真实气体与理想气体的偏差、临界现象。 • 掌握饱和蒸气压概念 • 理解范德华状态方程、对应状态原理和压缩因子图，了解 对比状态方程及其它真实气体方程。
德文）。 二十世纪迅速发展：新测试手段和新的数据处理方法不断涌现，形成 了许多新的分支学科，如：热化学，化学热力学，电化学，溶液化学 ，胶体化学，表面化学，化学动力学，催化作用，量子化学和结构化 学等。
2024版傅献彩物理化学电子教案课件
01绪论Chapter物理化学概述物理化学的定义01物理化学的研究范围02物理化学在化学科学中的地位03物理化学的研究对象与任务研究对象研究任务实验方法通过实验手段观测和记录物质的物理现象和化学变化，获取实验数据。
理论方法运用数学、物理学等理论工具对实验数据进行处理和分析，揭示物质的基本规律。
计算方法利用计算机模拟和计算等方法，对物质的性质、结构和变化规律进行预测和研究。
物理化学的研究方法030201物理化学的学习方法与要求学习方法学习要求02热力学基础Chapter热力学基本概念与术语热力学系统状态与状态函数过程与途径热力学平衡态热力学第一定律能量守恒定律能量不能创造也不能消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
热力学能系统内能的变化等于传入系统的热量与外界对系统做功之和。
焓定义为系统的热力学能与体积的乘积，用于描述等压过程中的能量变化。
热力学第二定律热力学第二定律表述热力学温标熵增原理热力学函数与基本方程热力学函数热力学基本方程麦克斯韦关系式热力学在化学中的应用化学反应的热效应化学平衡相平衡03化学动力学基础Chapter化学反应速率的概念与表示方法化学反应速率表示方法摩尔浓度变化率、质量浓度变化率、气体分压变化率等化学反应速率理论简介碰撞理论过渡态理论01020304浓度越高，反应速率越快。
反应物浓度温度越高，反应速率越快。
温度催化剂可以降低反应的活化能，从而加快反应速率。
催化剂对于有气体参与的反应，压力的变化会影响反应速率。
压力影响化学反应速率的因素复杂反应动力学简介平行反应竞争反应连续反应根据反应条件（如温度、压力、浓度等）预测反应的速率。
预测反应速率通过调整反应条件（如温度、压力、催化剂等）来优化反应速率和选择性。
优化反应条件通过分析反应速率与各种因素的关系，可以推断出反应的机理和过渡态的性质。
研究反应机理化学反应速率理论的应用04电化学基础Chapter电化学基本概念与术语电化学电极电解质电离电导率将化学能转变为电能的装置。
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
物理化学考研知识点
第一章 绪 论（Introduction ）高分子化合物（High Molecular Compound ）：所谓高分子化合物，系指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物。
合成高分子：一般是由许多结构相同的、简单的化学结构，通过共价键重复连接而成的相对分子质量很大的化合物。
生物高分子：一般倾向于是对化学结构组成多样、排列顺序严格的、相对分子质量很高的具有生物活性的高分子化合物。
单体（monomer ）:能够形成聚合物中结构单元的小分子化合物称为单体。
聚合物（high polymer or polymer ）:由相同的化学结构多次重复通过共价键或配位键连接而成的高分子化合物，称聚合物。
单体单元（monomer unit ）:由苯乙烯单体反应得到的聚苯乙稀，其结构单元的原子种类、个数都与单体相同，仅电子结构发生变化，故这类聚合物的结构单元又称为单体单元。
结构单元（structure unit ）:聚氯乙稀这样的聚合物，括号内的化学结构称为结构单元。
即组成高分子的、重复连接的、来源于单体的化学结构单元称“结构单元”。
重复单元（repeating unit ）:聚氯乙稀分子链可以看作结构单元多次重复构成，因此括号内的化学结构也可称为重复单元或链节（chain element ）。
聚合度（degree of polymerigation ）:重复单元的数目n ，表征聚合物分子量大小的一个物理参数。
数均分子量:各种不同分子的分子量的总合除以分子数总合得到的平均值。
其中：分子量为Mi 的大分子，相应的分子分数为Ni 。
重均分子量:不同分子分子量与分子重量乘积的总和除以整个分子重量得到的平均值。
其中：分子量为Mi 的大分子重量为Wi ＝NiMi粘均分子量:用聚合物稀溶液的特性粘度测定的分子量。
一般情况下，0.5<α<0.9若 α=1 则 M η = Mw (均一聚合物,α=1 )Z 均分子量：用超速离心法测定的分子量。
复旦大学化学系范康年教授等
2020/11/26
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——卡尔· 马克思
高斯
2020/11/26
Vs
阿佛迦德罗
4
物理化学
绪论
量子力学基础
原子结构
化学键理论和简单分子结构
对称性和群论 多原子分子结构
2020/11/26
晶体结构
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物理化学 理论
绪论
实验
科学靠两条腿走路，一是理论，一是实验。有时一条腿走
在前面，有时另一条腿走在前面。但只有使用两条腿，才
能前进。在实验过程中寻找新的关系，上升为理论，然后
再在实践中加以检验。
——likan
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物理化学
绪论
参考书
范康年 《 物理化学》（第二版） 高等教育出版社
徐光宪 《物质结构》ห้องสมุดไป่ตู้高等教育出版社
潘道铠 《物质结构》 （第一版） 高等教育出版社
鲍林著，卢嘉锡译《化学键的本质》上海科技出版社
Physical Chemistry Atkins Oxford Press
物理化学
绪论
物理化学
复旦大学化学系 范康年教授 等
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物理化学
绪论
绪论
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超过1020以上个分子 每秒超过1020 次碰撞
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物理化学
绪论
1. 如何了解化学反应的本质
现象
半经验定律
定理
原子结构 分子结构 理论
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物理化学
绪论
一门理论只有当它能够用数学描写时, 它才成为一门真正的科学.
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物 理 化 学
原料(T0,p0)→反应物(T,p)→产物(T,p)→产品(T0,p0) 第三过程主要是分离提纯的过程，气液组分涉 及到蒸馏、精馏和萃取等操作过程，液固组分涉及
到结晶、过滤和干燥等操作过程。这些操作都服从
热力学中的相平衡规律。 在化学过程中，除了热反应外，还有电化学反 应，服从物理化学中的电化学规律。一些特殊反应 ，如光化反应、催化反应，都在动力学中介绍。在
物 则构成了电化学的核心。 理 十九世纪中叶形成：1887年俄国科学家W.Ostwald 化 （1853～1932）和荷兰科学家J.H.van’t Hoff （1852 学
～1911）合办了第一本“物理化学杂志”（德文）
20世纪初是物理化学发展的新阶段，是与量子
理论和波动学（玻尔、普朗克、薛定谔、保里）的
(2) 从体相到表相 物 理 化 学
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，人们迫切希望了解表相反 应的实际过程，这也进一步推动了表面化学和多 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。
的桥梁。
因素。
(4)物质结构 物质的性质与其结构之间的关系 问题。 通过量子力学原理从微观的角度来探讨化 学键的本质，并通过对分子的电性质、磁性质 和分子光谱的实验测定，来研究物质结构和性 能间的关系。根据目前的教学计划，这一部分 物 另设课讲授，本书不讨论。 理 化 学
物理化学的目的
一个化学工业过程可以表示为：
（7）重视实验，把实验课看成是提高自己动
手能力和独立工作能力的一个重要环节。
物 理 化 学
实验方法：
热力学方法：
例如：P、T、V的测定、热效应的测定、表面 张力、粘度等的测定，相平衡、界面平衡的研究。
电磁学方法：
电化学中的各种测定，偶极矩、磁化率的测定，
物 各种磁共振的测定和应用。 理 光学方法： 化 旋光、折射率的测定，各种光谱的研究（如紫 学
外、红外、光电子能谱等）
原子物理学方法： 放射性物质的研究和物质结构的分析、同位素 的应用、质谱分析等等。 化学分析方法： 例如，用普通的分析方法或仪器分析的方法， 测定平衡体系的组成等。
0.5 物理化学课程的学习方法
物理化学是一门研究物质性质及物 质变化普遍规律的专业基础理论课程， 因此凡是要促使物质发生变化以及转变
为具有优良性质的产品的许多专业如化
物 学、化工、应化、高分子、轻工、冶金、 理 环境等专业，都必须将物理化学课程的 化 学习放在重要的地位。 学
因物理化学涉及的是化学、化工过 程中一些普遍规律，从某种意义上说就 比较抽象，又因为学习物化是为了指导 对具体过程的认识和开发，各具体过程 又千变万化，所以使用时又显得比较灵 活。
物 理 化 学
用结构化学知识研究反应中间体的结构和稳定性； 无机化学家应用热力学原理研究无机材料的性质 及稳定性；分析化学家应用光谱分析确定未知样 品的组成。
生物化学家应用动力学研究酶反应,应用热力
学原理研究生物能、渗透作用、膜平衡及确定生
物大分子的分子量。
材料科学家利用热力学原理去判断各种材料
的稳定性及合成某种新材料的可能性，应用光谱
物 理 化 学
上主要采用物理学中的方法。 作为化学的理论基础，物理化学主要由化学热 力学、统计热力学、化学动力学、结构化学四大 支柱组成。
研究目的 —— 物理化学主要是为了解决生产
实际和科学实验中向化学提出的理论问题，揭示化
学变化的本质，更好地驾驭化学，使之为生产实际
服务。 如有机化学家应用动力学探索反应机理，应
0.1 0.2 0.3
物 理 化 学
物理化学的目的和内容 物理化学的研究方法 物理化学的建立与发展 近代化学的发展趋势和特点 物理化学课程的学习方法
0.4 0.5
0.1
物理化学的目的和内容
物理化学 — 从研究化学现象和物理现象之间 的相互联系入手，借助数学和物理学的理论从而 探求化学变化中具有普遍性的包含宏观到微观的 基本规律（平衡规律和速率规律）。在实验方法
了物质质量守恒定律和倍比定律。在电化学领域伏 打、法拉第进行了最初的研究。 19世纪初1804年道尔顿的原子论诞生。1807年 阿佛加德罗的分子论初建立。
物 立的分支，并得到了巩固。1838年盖斯确立了热量 理 守恒定律，这个定律促使了热化学科学的建立。 化 卡诺、焦耳、克劳修斯、汤姆逊等热力学两个基 学 本定律的发现，对物理化学的发展起到了重要作用。
物 (3) 物化内容的逻辑性很强，内容前后联 理 系密切，因此学习中千万不要积累问题， 化 学 有问题时要及时解决。
物 理 化 学
(4) 物化涉及的是化学化工的一些普遍规 律，而各具体的过程条件中千变万化， 因此在用于各种具体的过程时，要灵活、 要经常的思考，会举一反三，学会总结， 千万不要死记硬背，在理解的基础上学、 记、用。所以它也是检验一个学生逻辑 思维能力、分析问题和解决问题的能力 的大小。与学习无机、有机、分析方法 不同。
构化学等。
0.4 近代化学的发展趋势和特点
(1)从宏观到微观
(2)从体相到表相
(3)从定性到定量
物 理 化 学
(4)从单一学科到交叉学科
(5)从研究平衡态到研究非平衡态
(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。
功效。
归纳法与演绎法既有区别又有联系，归 纳是演绎的基础，而演绎又常作为归纳的前 导。因此，在物理化学实际的推理时，归纳 法和演绎法常常综合应用。
物 理 化 学
0.3 物理化学的建立与发展
物理化学的形成可以追朔到欧洲工业革命蓬勃 发展的18世纪。必须把物理现象和化学现象统一起 来，并作为一个独立的科学领域进行研究的想法， 早在200多年前就提出了。
(4) 从单一学科到交叉学科 物 理 化 学
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，如生物化学、海洋化学、地球化学、天体化 学、计算化学、金属有机化学、物理有机化学等。
(5)从研究平衡态到研究非平衡态 经典热力学只研究平衡态和封闭体系或 孤立体系，然而对处于非平衡态的开放体系 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。 物 理 化 学
物 理 化 学
(2)化学动力学 研究化学反应的速率和机理 问题及影响速率的因素；
这类问题属于化学动力学范畴，一是从宏观上 研究浓度、温度、催化剂等外界条件对速率的影响 ，二是从微观上研究反应的机理（也称为反应历程
，即反应的详细途径）。这部分内容主要考虑时间
物 (3) 统计热力学 理 用统计力学和量子力学方法研究平衡与速率的 化 学 规律。它是联系物质微观与宏观上平衡与速率规律
物 (1) 要注意各物理量定义的准确性，要反 理 复体会定义建立的条件，这直接影响到 化 在各条件下能否正确使用这些定义来解 学
决问题。
(2) 物化是运用数学较多的一门化学课， 如果把一些推导过程、数学分析当作纯 数学来对待而脱离了各数学过程的物理 意义，可能一看就会，但用起来常常出 错，必须要理解数学分析、推导中包含 在物理意义。
创立联系在一起的。应用了量子力学的方法，物理 学家和物理化学家在研究分子结构、晶体结构和认 识化学键的本性方面，取得了显著成果。20世纪物 理化学发展趋势是涉及化学的各个领域。 二十世纪迅速发展：新测试手段和新的数据处理方
物 法不断涌现，形成了许多新的分支学科，如：热化 理 学，化学热力学，电化学，溶液化学，胶体化学， 化 表面化学，化学动力学，催化作用，量子化学和结 学
方法确定材料的结构和性能，应用动力学、统计
物 理 化 学
热力学原理去研究聚合反应等。 总之，物理化学为生产实践和科学实验提供 了理论指导，从而使化学能更好地为生产实践服 务。
物理化学的研究内容： (1)化学热力学 研究化学变化过程；
一个化学反应在指定的条件下能否朝着预定的 方向进行？若该反应能够进行，则它将达到什么限 度(如理论转化率是多少)?外界条件如温度、压力、 浓度等对反应有什么影响？如何控制外界条件朝着 人们预定的方向进行？在反应中能量的变化关系怎 样？如此等等。研究这类问题均属于化学热力学范 畴。主要解决变化的方向及与平衡（即限度）有关 的一些问题。
十八世纪开始萌芽：从燃素说到能量守恒与转化 定
物 理 化 学
律。俄国科学家罗蒙诺索夫1752年最早使用“物理
化学”这一术语。他写道“物理化学是以物理学的
原理和实验为基础，对混合体中进行化学作用时发
生的现象加以阐述的科学。”
这一时期，为了得到定量规律，道尔顿等人在
研究化学现象时，开始用最简单的物理方法，确立
物 理 化 学
物理或化学变化中若产生表面效应，其相关的规律
将在表面化学中介绍，研究体系高度分散后的性质 及相关规律，这将在胶体化学中介绍。
C(石墨)→C(金刚石)
实现转变，热力学计算可得：298K 1.5×10 P
4 θ
通过对物理化学内容的介绍和对化学工业过程 的分析，我们清晰地看到物理化学的目的是为了解 决生产实际和科学实验中向化学提出的理论问题， 揭示化学变化的本质，更好地驾驭化学，使之为生
物 由此可见，物理化学的实验手段大部分都是物 理 理的方法。 化 学
演绎法和归纳法
为了形成抽象概念和抽象理想体系，物理化学中
还常常用形式逻辑方法，如归纳和演绎。
归纳法是根据大量已知的事实概括出一般的结
论(如定律、公式、原理)的一种逻辑推理方法，其特 点是从特殊到一般。物理化学课程中介绍的气体定