《物理化学》课程教学资源：绪论、第一章 热力学第一定律

物理化学 主讲:郭红 学时/学分: 64+18/45

物 理 化 学 主讲：郭红 学时/学分： 64+18º/4.5

绪论 化学学科的分支 物理化学的内容和任务 >物理化学的发展与前景画 量与单位一自学(P4-6) >物理化学课程特点和学习建议 参考书 >课程安排

绪 论 Ø 化学学科的分支 Ø 物理化学的内容和任务 Ø 物理化学的发展与前景 Ø 量与单位－自学（P4-6） Ø 物理化学课程特点和学习建议 Ø 参考书 Ø 课程安排

绪论 化学学科的分支 化学学科 分析化学无机化学有机化学物理化学 19世纪初1870年前后19世纪下半叶‖1887年 光性质 周期律及 碳氢化合物化学反应的 电性质的周期表为标志及其衍生物方向、限度 现代仪器分析 高分子化学*速率、机理

Ø 化学学科的分支 化学学科 分析化学 19世纪初 光性质 电性质的 现代仪器分析 无机化学 1870年前后 周期律及 周期表为标志 有机化学 19世纪下半叶 碳氢化合物 及其衍生物 高分子化学* 物理化学 1887年 化学反应的 方向、限度 速率、机理 绪 论

绪论 化学学科的分支 红外光谱测空气中ppb级(109)的甲醛、O3; 兴奋剂检测:尿样中药物浓度可检至103gmH; 根除邪恶的杂草工程中,NMR测出宿主识别物; 从沙砾(SiO2)到计算机; 人工固氮——固氮酶将空气中的N2还有为NH3; 发展前景广阔的高分子材料的合成及应用; 石化产品→塑料→垃圾 →可降解塑料(插入光敏基团或生物降解基团); 空间分辨率已达1010m(0,1mm,原子半径量级); 时间分辨率可达105(飞秒,电子运动量级);

绪 论 红外光谱测空气中ppb级（10-9）的甲醛、O3； 兴奋剂检测：尿样中药物浓度可检至10-13 g·ml -1； 根除邪恶的杂草工程中，NMR测出宿主识别物； 从沙砾(SiO2)到计算机； 人工固氮——固氮酶将空气中的N2还有为NH3； 发展前景广阔的高分子材料的合成及应用； 石化产品→塑料→垃圾 →可降解塑料（插入光敏基团或生物降解基团）； 空间分辨率已达10 -10 m(0.1nm,原子半径量级)； 时间分辨率可达10-15 s(飞秒，电子运动量级)； Ø 化学学科的分支

绪论 化学学科的分支 化学学科 四大化学 与其它学科交叉结合形成的边缘学科 生环农医材地|放计 物境业化料球射算 化化化学化化化化 学学学 学学学学

与其它学科交叉结合形成的边缘学科 生 物 化 学 环 境 化 学 农 业 化 学 医 化 学 材 料 化 学 地 球 化 学 放 射 化 学 计 算 化 学 化学学科 四大化学 Ø 化学学科的分支 绪 论

绪论 物理化学的内容和任务 什么是物理化学? 化学变化的同时 物理性质的变化:聚集状态、p、V、T、U、S. ●● a物理现象的产生:热、光、电 物理环境的影响:温度、压力、光照、电弧 物理化学即是运用数学、物理学等基础科学的 理论及实验方法,研究化学变化(包括相变化和p、 V、T变化)及其规律,以及这些规律(物质性质)与物 质结构的关系的科学

Ø 物理化学的内容和任务 1、什么是物理化学？ 化学变化的同时 §物理性质的变化：聚集状态、p、V、T、U、S… §物理现象的产生：热、光、电… §物理环境的影响：温度、压力、光照、电弧… 物理化学即是运用数学、物理学等基础科学的 理论及实验方法，研究化学变化(包括相变化和p、 V、T变化)及其规律，以及这些规律(物质性质)与物 质结构的关系的科学。 绪 论

绪论 物理化学的内容和任务 研究的规律 平衡规律:处于某一平衡状态的系统,因条件改变 而变为另一平衡状态时,其物质数量、能量和体积 等的变化规律 速率规律:化学反应中各物质数量随时间变化的规 律,以及热量、动量和物质的传递的规律 这两方面是在化学物质和材料的制备及性能的研 究中最基本的问题

研究的规律 §平衡规律：处于某一平衡状态的系统，因条件改变 而变为另一平衡状态时，其物质数量、能量和体积 等的变化规律； §速率规律：化学反应中各物质数量随时间变化的规 律，以及热量、动量和物质的传递的规律。 这两方面是在化学物质和材料的制备及性能的研 究中最基本的问题。 Ø 物理化学的内容和任务 绪 论

绪论 >物理化学的内容和任务 2、研究内容 1)化学热力学—研究平衡规律。 研究变化的方向、限度及过程中的能量衡算。理 论具高度的准确性和极大的普遍性,可成功预测。 (2)化学动力学(以及传输过程)研究速率规律 研究变化的速率及机理。受实验技术的限制,理 论尚不能用于普遍的预测。 (3)物质结构—研究物质结构与其性质的联系 理论主要为量子力学、统计热力学及计算化学, 依赖于物质结构的微观数据。已作为独立的课程

2、研究内容 ⑴ 化学热力学——研究平衡规律。 研究变化的方向、限度及过程中的能量衡算。理 论具高度的准确性和极大的普遍性，可成功预测。 ⑵ 化学动力学(以及传输过程)——研究速率规律。 研究变化的速率及机理。受实验技术的限制，理 论尚不能用于普遍的预测。 ⑶ 物质结构——研究物质结构与其性质的联系。 理论主要为量子力学、统计热力学及计算化学， 依赖于物质结构的微观数据。已作为独立的课程。 Ø 物理化学的内容和任务 绪 论

化学平衡规律(理论产率) 速率规律(实际产率) 的 理论方法 理论方法 层次 普遍规律 物质特性实验「物质特性 普遍规律 p7V关系 测量 化学热力学热性质 传递性质传递动力学 非理想性 经验 宏观 反应性质化学动力学 界面性质 半经验 电极性质 方法 微观「普遍规律 理论方法 到 物质特性 普遍规律 宏观统计热力学实验分子结构、分子间力 统计热力学 测量入分子能级、位能面 普遍规律经验半经 理论方法 普遍规律 微观量子力学 验方法 物质特性 量子力学 粒子质量、粒子电荷

平衡规律(理论产率) 速率规律(实际产率) 普遍规律 化学热力学 理论方法 物质特性 pTV关系 热性质 非理想性 界面性质 电极性质 普遍规律 统计热力学 普遍规律 量子力学 普遍规律 传递动力学 化学动力学 理论方法 普遍规律 统计热力学 普遍规律 量子力学 物质特性 传递性质 反应性质 物质特性 分子结构、分子间力 分子能级、位能面 物质特性 粒子质量、粒子电荷 理论方法 经验半经 理论方法 验方法 实验 测量 实验 测量 宏观 微观 到 宏观 微观 经验 半经验 方法 物理 化学 的三 层次

绪论 物理化学的内容和任务 3、研究的目的和任务 将化学领域各现象联系起来。对其中的一般规律 性予以更深刻、更本质的探讨; 正确反映客观世界,并以其规律指导实践; 是改进旧的化学工艺、实现新的化工合成及新技 术的基础和定量依据。 应用领域:化学工业、冶金工业、材料工程、生 物医学、能源的开发利用、三废治理等

3、研究的目的和任务 § 将化学领域各现象联系起来。对其中的一般规律 性予以更深刻、更本质的探讨； § 正确反映客观世界，并以其规律指导实践； § 是改进旧的化学工艺、实现新的化工合成及新技 术的基础和定量依据。 § 应用领域：化学工业、冶金工业、材料工程、生 物医学、能源的开发利用、三废治理等。 2 Ø 物理化学的内容和任务 绪 论