1、,物 理 化 学,绪 论,0.2 物理化学的建立与发展,0.3 物理化学的目的与内容,0.4 物理化学的研究方法,0.5 物理化学课程的学习方法,0.1 化学学科的发展,0.1化学科学的发展,二十世纪八十年代以来，先进的分析仪器的应用、量子化学计算方法的进展和计算机技术的飞速发展，对化学科学的发展产生了冲击性的影响。其研究内容、方法、乃至学科的结构和性质都在发生深刻的变化,长期以来，化学一直被科学界公认为一门纯实验科学。其理由要追溯到人类认识自然的两种科学方法, 演绎法 ( R. Decartes, 1596-1650 ),设计实验,实验数据,唯象理论,“预测”,数据拟合,公理假设,形式理论,
2、二次形式化 近似、计算 和模拟,预 测,模 型,实验 检验, 归纳法 ( F. Bacon, 1561-1626 ),运用数学的多少是一门科学成熟程度的标志。,马克思,数学的应用：在刚体力学中是绝对的，在气体力学中是近似的，在液体力学中就已经比较困难了；在物理学中是试验性的和相对的；在化学中是最简单的一次方程；在生物学中等于零。,恩格斯,恩格斯的论断反映了19世纪中叶自然科学各学科的“成熟程度”。表明各学科研究对象 物质运动形式与规律 其复杂程度的差异 然而，百年来科技的发展使各学科的“成熟程度”发生了巨大变化,冶金、建材工业推动了无机药物、染料、酿酒工业推动了有机, 元素周期表奠定无机化学基
3、础,无机、有机化学在19世纪率先建立, 经典价键理论、苯结构奠定有机化学基础,物理化学在20世纪初形成。旨在揭示化学反应的普遍规律 反应进行的方向、程度和速度,Gibbs 化学热力学,反应速率常数：,Arrhenius 化学动力学,物理化学的建立使化学科学开始拥有了理论。高等数学首次派上了用场 虽然仅是一阶的常、偏微分方程而已（以后在经典统计热力学中用到了概率论） 经典物理化学的理论是唯象的，是有限的地球空间内宏观化学反应规律的经验总结 30年代量子化学和量子统计力学分支的形成使化学科学开始与演绎法“沾上了边”。但在80年代前进展十分缓慢,0.2 物理化学的建立与发展,18世纪开始萌芽：,从燃
4、素说到能量守恒与转化定律。,俄国科学家罗蒙诺索夫(17111765)最早使用“物理化学”这一术语。, ,0.2 物理化学的建立与发展,1887年德国科学家W.Ostwald和荷兰科学家J.H. vant Hoff 合办的物理化学杂志 (德文）创刊。,W. Ostwald(18531932),J. H. vant Hoff(18521911),0.2 物理化学的建立与发展,20世纪前期迅速发展,界面化学,热化学,电化学,化学热力学,新测试手段和新数据处理方法不断涌现。,形成了许多新的分支领域，如：,0.2 物理化学的建立与发展,20世纪中叶后发展趋势和特点：,(1) 从宏观到微观,(2) 从体相
5、到表相,(4) 从定性到定量,(5) 从单一学科到边缘学科,(6) 从平衡态的研究到非平衡态的研究,(3) 从静态到动态,0.2 物理化学的建立与发展,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。,(1) 从宏观到微观,宏观,(看得见的物体),0.2 物理化学的建立与发展,(2) 从体相到表相,在多相系统中，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，推动表面化学和多相催化的发展。,0.2 物理化学的建立与发展,(3) 从静态到动态,热力学研究方法是从静态利用热力学函数判断变化的方向和限度，但无法给出变化的细节。,激光技术和
6、分子束技术的出现，可以真正地研究化学反应的动态问题。,分子反应动力学已成为非常活跃的学科。,0.2 物理化学的建立与发展,(4) 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，并可进行自动记录和人工拟合。,使许多以前只能做定性研究的课题现在可进行定量监测，做原位反应，如：,利用计算机还可以进行模拟放大和分子设计。,0.2 物理化学的建立与发展,(5) 从单一学科到边缘学科,化学学科内部及与其他学科相互渗透、相互结合，形成了许多极具生命力的边缘学科，如：,0.2 物理化学的建立与发展,平衡态热力学只研究平衡态和可逆过程的系统，主要研究封闭系统或孤立系统。,(6) 从平衡态的研
7、究到非平衡态的研究,对处于非平衡态的敞开系统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。,Prigogine对非平衡态热力学有突出贡献，这个学科分支成为当前理论化学的研究前沿之一。,0.3 物理化学的目的和内容,什么是物理化学?,研究所有物质系统的化学行为的原理、规律和方法的学科。,涵盖从宏观到微观与性质的关系、规律、化学过程机理及其控制的研究。,物理化学是化学以及在分子层次上研究物质变化的其他学科领域的理论基础。,物理化学是从物质的物理现象和化学现象的联系入手，来探求化 学变化及 相关的物理变化基本规律的一门科学 -付献彩-,物理化学是化学科学中的一个重要分
8、支学科。它是借助数学、物理等基础科 学的理论及其提供的实验手段，研究化学科学中的原理和方法，研究化学体系行为最一般的宏观、微观规律和理论的学科，是化学的理论基础。,什么是物理化学?,化学反应,原子、分子间的分离与组合,热,电,光,磁,温度变化,压力变化,体积变化,化学,物理学,密不可分,相态变化,物理化学,用物理的理论和实验方法,研究化学变化的本质与规律,物理现象,化学现象,物理化学主要研究,（1）化学变化的方向和限度问题,各种因素如温度、压力和浓度等对化学变化的影响等。这类问题属于化学热力学的范畴。,（2）化学反应的速率和机理问题,外界条件如温度、压力、浓度和催化剂等对反应速率的影响。这属于
9、化学动力学的范畴。,（3）物质结构与性能之间的关系,研究这类问题有结构化学和量子化学两个分支,0.4 物理化学的研究方法,采用归纳法和演绎法这一对逻辑方法。,按照“实践认识再实践再认识”的形式，往复循环以至无穷。,常用的研究方法有：,实验的方法、归纳和演绎的方法、模型化方法、理想化方法、假设的方法、数学的统计处理方法等等。,0.5 物理化学课程的学习方法,（1）扩大知识面，打好专业基础,（2）提高自学能力，培养独立工作能力,1.抓住每章重点;,2.掌握主要公式的物理意义和使用条件;,3.课前自学，认真做笔记，及时复习;,4.注意章节之间的联系，做到融会贯通;,5.重视做习题，培养独立思考的能力，检查自 己对课程内容的掌握程度。,
