物理化学发展概况
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⑵化学体系的微观结构和性质
以量子理论为理论基础,研究原子和分子的结构,物 体的体相中原子和分子的空间结构、表面相的结构,以 及结构与物性的规律性。 属于这方面的分支学科有结构化学和量子化学。
⑶化学体系的动态性质
研究由于化学或物理因素的扰动而引起体系中发生的 化学变化过程的速率和变化机理。 属于这方面的分支学科有化学动力学、催化、光化学 和电化学。
二、物理化学的形成与发展 1.物理化学的形成
1752年,俄国的化学家罗蒙诺索夫第一个提出了物理化学这一
词:“物理化学是一门学科,它根据物理学的原理和实验来说明 在复杂物质中经化学处理后所发生的各种变化”。
M.B.ЛOMOHOCOB
(1711-1765)
俄国化学家,物理学家,哲学 家,俄国唯物主义哲学和自然科 学的奠基者。 1745年,被聘为彼得堡科学院ห้องสมุดไป่ตู้院士,成为第一位俄罗斯自己的 科学院院士。 1760年,瑞典科学院推举罗蒙 诺索夫为科学院名誉院士
物理化学发展概况
The physics chemistry development general situation
一、概述 1.什么是物理化学?
《词海(理科分册)》对“物理化学”解释是:物理化学有时亦
称“理论化学”。它是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。 物理化学是介于物理与化学的中间学科,作为 化学的理论基础,又称理论化学,属于化学的一 个分支(二级学科),是化学的基础学科。
19 世纪的中后期,大规模的工业生产推动着自然科学的各个学 科迅猛发展。同时,原子-分子学说、气体分子运动论和元素周期 律已经确立,化学中积累的大量经验材料还需要进一步总结归纳。 这时,物理化学开始形成。 1887年,德国化学家奥斯特瓦尔德和荷兰化学家范特霍夫共同 创办了德文的《物理化学杂志》,标志着物理化学作为一门学科 的正式形成。 在《物理化学杂志》的创刊号上,摘要发表了瑞典化学家阿仑 尼乌斯 的“电离学说”,这三人都是物理化学的重要奠基人,由 于他们对物理化学的卓越贡献和研究工作中的亲密合作关系,被 称为“物理化学三剑客”。
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。 1901年12月10日,荷兰化学家Van’t Hoff的研究成果 《化学动力学研究》和《气体体系或稀溶液中的化学平 衡》,使其获得首届诺贝尔化学奖。 1903年,瑞典化学家S.A.Arrhenins提出电离学说,导 出阿仑尼乌斯公式,并建立了活化分子和活化能的概念 , 获得首届诺贝尔化学奖。 1906年,美国化学家Lewis提出处理非理想体系的逸度 和活度概念以及测定方法。
化学是中心科学
物理化学是化学的灵魂
2.物理化学的研究内容
目前,一般公认“物理化学”的研究内容大致可以概括为三个方面:
⑴化学体系的宏观平衡性质
以热力学基本定律为理论基础,研究宏观化学体系在气态、液态、固 态、溶解态以及高分散状态的平衡物理化学性质及其规律性。 属于这方面的分支学科有化学热力学、溶液、胶体和表面化学。
N.Semenov的化学链式反应理论,1956年获诺贝尔化学奖。 1966年,德国化学家 M.Eigen 提出了驰豫法研究快速的化学反应。 李远哲与D.R.Herschbach微观反应动力学的研究,发 展了交叉束方法,并应用于化学反应研究,1986年获诺 贝尔化学奖。 美国化学家A.H.Zewail用飞秒激光技术研究超快过程 和过渡态,1999年获诺贝尔化学奖。 化学动力学尽管取得了这样一些成果,但离开彻底了 解化学反应的规律,还有很大的距离。
此时期,化学热力学的全部基础已经具备。
化学动力学的研究与发展不象化学热力学那样发展迅猛,其持续时间 较长。
19世纪中C.M.古尔德贝格和P.瓦格提出的质量作用定律:化学反应速 率与反应物的有效质量成正比。 Van’t Hoff的《化学动力学研究》推导出反应速率公式,从而可以 测定反应级数,1901年获诺贝尔化学奖。
20世纪以来,由于近代物理学的出现,物理化学如虎添翼得到了迅猛 发展。并逐步形成了以化学热力学、化学动力学,电化学和量子化学为 基础理论体系的重要学科。 据资料统计,20世纪中诺贝尔化学奖获得者,大部分是从事物理化学 领域研究的科学家。
1901年 1903年 1908年 1909年 1911年 1913年 1914年 1918年 1920年 1921年 1922年 1925年 1926年 J.H.Van't Hoff S.A.Arrhenins E.Rutherford W.Ostwald M.S.Curie A.Alfred Werner T.W. Richards F.Fritz Haber W.H.Nernst F.Sorby F.W. Aston R.A.Zsigmondy T.Svedberg 1932年 I.Langnuir 1934年 H.C.Urey 1935年 J.F.J.Curie I.J.Curie 1936年 P.J.W.Debye 1943年 G.VonHevesy 1944年 O.Hahn 1948年 A.W.K.Tiselius 1949年 W.F.Giauque 1956年 N.Senyonov S.C.Hinshelwood 1961年 M.Calvin 1966年 R.S.Mulliken 1967年 M.Eigen R.W.Norrish C.Porter 1968年 L.Onsager 1971年 G.herzberg 1981年 福井谦一 R.Hoffmann 1982年 A.Klug 1983年 H.Taube 1985年 H.A.Hauptman J.M.Karle 1986年 D.R.Hercshbach 李远哲 J.C.Polanyi
德国化学 家,1909年 获诺贝尔化 学奖。
Wilhelm Ostwald (1853-1932) 荷兰化学 家,1901年 获诺贝尔化 学奖。 J.H.Van't Hoff (1852-1911) S.A.Arrhenins (1859-1927) 瑞典化学 家,1903年 获诺贝尔化 学奖。
2.物理化学的发展