《物理化学》课程教学课件（讲稿，AⅠ）第0-1章 绪论、气体（山东理工大学：薛莉）

物理化学 薛莉 化学化工学院

物 理 化 学 薛 莉 化学化工学院

物理化学是化学学科的理论基础。作为化学学科的 一个重要分支，物理化学为无机、有机、分析等化 学的各分支学科提供最一般的原理，并推动他们向 纵深发展

2 物理化学是化学学科的理论基础。作为化学学科的 一个重要分支，物理化学为无机、有机、分析等化 学的各分支学科提供最一般的原理，并推动他们向 纵深发展

米哈伊尔·瓦西里耶维奇·罗蒙诺索夫 一位知识渊博的科学家，是俄国唯物主义哲 学和自然科学的奠基者。 1748年他提出过物质和运动守恒的概念。1756年他通过在密 闭容器中加热金属的实验，证明了质量守恒定律适用于化学 反应。他还提出了气体分子运动理论，认为空气微粒对器壁 的撞击，是空气产生压力的原因。这些理论为俄国理论化学 的发展奠定了基础，他首先将这些理论称为物理化学。由于 当时的俄国远离世界科学中心，他的这些重要成果未受到国 际上的重视。 3

3 米哈伊尔·瓦西里耶维奇·罗蒙诺索夫 一位知识渊博的科学家，是俄国唯物主义哲 学和自然科学的奠基者。 1748年他提出过物质和运动守恒的概念。1756年他通过在密 闭容器中加热金属的实验，证明了质量守恒定律适用于化学 反应。他还提出了气体分子运动理论，认为空气微粒对器壁 的撞击，是空气产生压力的原因。这些理论为俄国理论化学 的发展奠定了基础，他首先将这些理论称为物理化学。由于 当时的俄国远离世界科学中心，他的这些重要成果未受到国 际上的重视

物理化学学科的正式形成如果以1887年德国科学家 奥斯特瓦尔德和荷兰科学家范特霍夫创刊的德文《物 理化学杂志》作为起点，迄今已有130多年的历史了。 14年后的1901年诺贝尔基金会首次向物理、化学、 生理或医学、文学及和平五个领域中对人类作出重大 贡献的人或组织颁发诺贝尔奖

4 物理化学学科的正式形成如果以1887年德国科学家 奥斯特瓦尔德和荷兰科学家范特霍夫创刊的德文《物 理化学杂志》作为起点，迄今已有130多年的历史了。 14年后的1901年诺贝尔基金会首次向物理、化学、 生理或医学、文学及和平五个领域中对人类作出重大 贡献的人或组织颁发诺贝尔奖

据统计，1901-2020年共有182位获诺贝尔化学 奖，其中约111位是物理化学家或从事物理化学领域 研究的科学家，这说明化学学科的最引人注目的成就 中，约60%以上集中在物理化学领域

5 据统计，1901-2020年共有182位获诺贝尔化学 奖，其中约111位是物理化学家或从事物理化学领域 研究的科学家，这说明化学学科的最引人注目的成就 中，约60%以上集中在物理化学领域

2001年度诺贝尔化学奖授予在不对称催化反应领域做出 突出贡献的3位科学家 威廉·诺尔斯 野依良治 巴里·夏普莱斯

2001年度诺贝尔化学奖授予在不对称催化反应领域做出 突出贡献的3位科学家 威廉·诺尔斯 野依良治 巴里·夏普莱斯

在“不对称合成技术”发展起来之前，人们 只能先制取外消旋体，要得到光学纯品需要再拆分， 既费钱又容易污染环境。药物中也存在这种问题。 在有些药物成份里只有一种对映体有治疗作用，而 (S)-thalidomide 另一种对映体没有药效甚至还有毒副作用。例如： S,S构型的乙醇丁胺是抗结核的良药，而其对映体 R,R构型却可导致失明 (R)-thalidomid 20世纪50年代，沙利度胺最先在德国上市，作为镇静剂主要用于治疗妊娠 恶心、呕吐，因其疗效显著，而迅速在全球广泛使用。从1959到1963年，世 界范围内由于孕妇服用反应停而诞生了1万多名畸形婴儿。研究发现，其右旋 异构体具有镇静作用，而左旋异构体是引发致畸性的罪魁祸首 2001年的3位诺贝尔化学奖获奖者开创的不对称催化反应技术使我们能 够方便地制取较纯净的、想要的对映体的化工产品和药物，这是化学合成方法 的一次重大突破

7 20世纪50年代，沙利度胺最先在德国上市，作为镇静剂主要用于治疗妊娠 恶心、呕吐，因其疗效显著，而迅速在全球广泛使用。从1959到1963年，世 界范围内由于孕妇服用反应停而诞生了1 万多名畸形婴儿。研究发现，其右旋 异构体具有镇静作用，而左旋异构体是引发致畸性的罪魁祸首。 2001年的3位诺贝尔化学奖获奖者开创的不对称催化反应技术使我们能 够方便地制取较纯净的、想要的对映体的化工产品和药物，这是化学合成方法 的一次重大突破。 在“不对称合成技术”发展起来之前，人们 只能先制取外消旋体，要得到光学纯品需要再拆分， 既费钱又容易污染环境。药物中也存在这种问题。 在有些药物成份里只有一种对映体有治疗作用，而 另一种对映体没有药效甚至还有毒副作用。例如： S,S 构型的乙醇丁胺是抗结核的良药,而其对映体 R,R 构型却可导致失明

一、绪论 1.物理化学及其研究方法 物理化学是化学学科中的一个重要分支，是化 学科学的理论基础。 化学反应伴随着 总结规律 物理化学 嫩光龟 8

8 一、绪论 1. 物理化学及其研究方法 物理化学是化学学科中的一个重要分支，是化 学科学的理论基础。 影响 化学反应伴随着 影响 总结规律 物 理 化 学 热 光 电

研究方法 以物理学的基本原理和实验手段为基础，借 助数学方法来研究化学反应的规律一逻辑推理 法。如 热力学方法（宏观） 化学热力学； 统计力学方法—一化学统计热力学： 量子力学（微观） —一量子化学： 光学 光化学； 电学 电化学。 9

9 研究方法 以物理学的基本原理和实验手段为基础，借 助数学方法来研究化学反应的规律——逻辑推理 法。如 热力学方法（宏观）——化学热力学； 统计力学方法——化学统计热力学； 量子力学（微观）——量子化学； 光学——光化学； 电学——电化学

2.物理化学所担负的主要任务： 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—一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结构化学一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

10 2.物理化学所担负的主要任务： 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