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河河 南南 师师 范范 大大 学学化化 学学 与与 环环 境境 科科 学学 学学 院院版权所有：河南师范大学化学与环境科学学院 Copyright 2004 Henan Normal University.All rights reserved.物理化学物理化学绪论绪论本章目录本章目录0-1 0-1 物理化学的内容和任务物理化学的内容和任务一、物理化学学科的形成一、物理化学学科的形成1从宏观角度看，从宏观角度看，化学变化总是包含或化学变化总是包含或者伴随着各种能量形式的物理现象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电流效应；光效应；压力或体积的变化等0-1 0-1 物理化学的内容和任务物理化学的内容和任务Ca(NO3)2.4H2O+Na2SO4.10H2O=CaSO4+2NaNO3+14H2O 0-1 0-1 物理化学的内容和任务物理化学的内容和任务Zn-+2NHCl+2MnO=Zn(NO)+2MnOOH Pb+2HSO+PbO=2PbSO+2HO NiOOH+M(H)=Ni(OH)+M照相底片照相底片AgBr被感光后引起化学反应，而使图像显被感光后引起化学反应，而使图像显示出来示出来爆炸反应可以起巨大的压力，体积变化等爆炸反应可以起巨大的压力，体积变化等 植物中的叶绿素受光照后，可以把二氧化碳和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水合成碳水化合物0-1 0-1 物理化学的内容和任务物理化学的内容和任务2从微观角度看，从微观角度看，化学反应仍然与物理过程密化学反应仍然与物理过程密不可分。不可分。分子中电子的运动，原子的转动，振分子中电子的运动，原子的转动，振动，原子相互间的作用力等微观物理运动形态，动，原子相互间的作用力等微观物理运动形态，直接决定了物质的性质及化学反应能力直接决定了物质的性质及化学反应能力 可见不管从宏观，还是从微观角度看，化学变可见不管从宏观，还是从微观角度看，化学变化与物理现象总是密不可分的，人们在长期的化与物理现象总是密不可分的，人们在长期的实践中注意到这种相互联系，并且加以总结逐实践中注意到这种相互联系，并且加以总结逐步形成一门独立的学科，分支叫物理化学步形成一门独立的学科，分支叫物理化学 0-1 0-1 物理化学的内容和任务物理化学的内容和任务物理化学是从物质的物理现象和化学现象的联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基本规律的一门科学，系入手来探求化学变化基本规律的一门科学，在实验方法上，主要是采用物理学中的测试方在实验方法上，主要是采用物理学中的测试方法法。最早使用“物理化学物理化学”术语的是十八世纪中叶俄国科学家罗蒙诺索夫，到1887年德国科学家奥斯特瓦尔德w.ostwald和荷兰科学家范特霍夫（J.H.Vant HoH）合办物理化学杂志创刊，此后物理化学这个名称就逐渐采用起来。0-1 0-1 物理化学的内容和任务物理化学的内容和任务1化学变化的方向和限度化学变化的方向和限度2化学反应的速率和机理化学反应的速率和机理 3物质结构和性能之间的关系物质结构和性能之间的关系总的说来，物理化学的任务是把化学领域中各总的说来，物理化学的任务是把化学领域中各个现象联系起来，对其中的一般规律性与以更个现象联系起来，对其中的一般规律性与以更深刻、更本质的探讨。并通过揭示的客观规律深刻、更本质的探讨。并通过揭示的客观规律来指导化工生产和科学研究的实践。来指导化工生产和科学研究的实践。0-2 0-2 物理化学的形成背景、发展和前景物理化学的形成背景、发展和前景1物理化学的产生是社会生产发展的必然产物物理化学的产生是社会生产发展的必然产物经验科学发展到一定程度必然会上升为具有理论体经验科学发展到一定程度必然会上升为具有理论体系的科学。系的科学。十九世纪前期建立的道尔顿原子论和阿夫加德罗德分子十九世纪前期建立的道尔顿原子论和阿夫加德罗德分子论；论；1840年盖斯的热化学定律；年盖斯的热化学定律；1869年的门捷列夫元素年的门捷列夫元素周期律；热力学第一定律和第二定律周期律；热力学第一定律和第二定律；1876年吉布斯的年吉布斯的多相平衡体系的相律关系；多相平衡体系的相律关系；1984年范特霍夫创立的稀溶年范特霍夫创立的稀溶液理论液理论；1886年阿累尼乌斯提出了电离学说年阿累尼乌斯提出了电离学说；1906年年能斯特发现了热定理能斯特发现了热定理 等这些理论的建立都为物理化学的等这些理论的建立都为物理化学的形成和发展奠定了基础。促使物理化学学科不断地发展形成和发展奠定了基础。促使物理化学学科不断地发展和完善。和完善。0-2 0-2 物理化学的形成背景、发展和前景物理化学的形成背景、发展和前景2二十世纪物理化学的快速发展二十世纪物理化学的快速发展进入二十世纪以来，在工业生产和化学的科学研究中，进入二十世纪以来，在工业生产和化学的科学研究中，物理化学的基本原理得到了广泛的应用，发挥了他的指物理化学的基本原理得到了广泛的应用，发挥了他的指导作用，特别是新兴的石油炼制和石油化工工业，更是导作用，特别是新兴的石油炼制和石油化工工业，更是充分地利用了化学热力学、化学动力学、催化和表面化充分地利用了化学热力学、化学动力学、催化和表面化学等的成果。而工业技术的发展和其他学科的发展、特学等的成果。而工业技术的发展和其他学科的发展、特别是物理学的进展和各种测试手段大量的涌现，极大的别是物理学的进展和各种测试手段大量的涌现，极大的影响着物理化学的发展。这期间在物理化学所属的分支影响着物理化学的发展。这期间在物理化学所属的分支学科中的热化学、化学热力学、电化学、溶液理论、胶学科中的热化学、化学热力学、电化学、溶液理论、胶体理论、化学动力学、催化作用及其理论等都得到了迅体理论、化学动力学、催化作用及其理论等都得到了迅速的发展。速的发展。0-2 0-2 物理化学的形成背景、发展和前景物理化学的形成背景、发展和前景体现物理化学原理对生产实践的指导作用可以体现物理化学原理对生产实践的指导作用可以举几个例子。举几个例子。（1）C（石墨）（石墨）C（金刚石）反应条件探索（金刚石）反应条件探索（2）寻找氨合成反应）寻找氨合成反应 N2+3H2 2NH3 在常温下的催在常温下的催 化剂可能性化剂可能性（3）人造羊毛原料丙烯氰合成工艺的改进）人造羊毛原料丙烯氰合成工艺的改进 CH2=CH-CH3+HCN CH2=CH-CN（产品）（产品）+CH4 CH2=CH-CH3 +NH3 CH2=CH-CN+3H2 G 0 H2 +O2 H2O G 0 总反应总反应 G 0 0-2 0-2 物理化学的形成背景、发展和前景物理化学的形成背景、发展和前景近代物理化学的发展趋势和特点近代物理化学的发展趋势和特点 从宏观到微观从宏观到微观 从体相到表象从体相到表象 从静态到动态从静态到动态 从定性到定量从定性到定量 从单一学科到边缘学科从单一学科到边缘学科 从平衡态的研究到非平衡态的研究从平衡态的研究到非平衡态的研究0-3 0-3 物理化学的研究方法物理化学的研究方法1科学研究方法科学研究方法任何一门科学都是由感性认识，积累经验，总结任何一门科学都是由感性认识，积累经验，总结归纳提高到理性认识，理性认识又反过来指导实归纳提高到理性认识，理性认识又反过来指导实践成了推求未知事物的根据。践成了推求未知事物的根据。物理化学的定律，物理化学的定律，理论较多，可以充分体会到辩证唯物主义的认识理论较多，可以充分体会到辩证唯物主义的认识论，体会科学的研究方法。论，体会科学的研究方法。2具体的研究方法具体的研究方法（1）热力学方法热力学方法（2）统计力学方法）统计力学方法（3）量子力学方法）量子力学方法（4）化学动力学方法）化学动力学方法 0-4 0-4 怎样学习物理化学怎样学习物理化学1抓住重点，在理解上下功夫抓住重点，在理解上下功夫要明确每一章的主要内容，主要解决什么问题，采用什么要明确每一章的主要内容，主要解决什么问题，采用什么方法，引出什么定律，有什么用途，公式的使用条件是什方法，引出什么定律，有什么用途，公式的使用条件是什么。这些问题在开始学习时，可能还不太清楚，但学完一么。这些问题在开始学习时，可能还不太清楚，但学完一章后，应该理出个头绪。对于公式的推导要求理解，要注章后，应该理出个头绪。对于公式的推导要求理解，要注意公式的使用条件，物理意义，注意章节之间的联系，要意公式的使用条件，物理意义，注意章节之间的联系，要学会把原书读薄。学会把原书读薄。2多做习题多做习题习题是培养独立思考问题和解决问题能力的重要手段，只习题是培养独立思考问题和解决问题能力的重要手段，只有通过习题可以检查你对课程内容的理解程度或加深对课有通过习题可以检查你对课程内容的理解程度或加深对课程内容的理解，只有多做习题才能见多识广，熟能生巧，程内容的理解，只有多做习题才能见多识广，熟能生巧，提高和培养分析和解决问题的能力。提高和培养分析和解决问题的能力。0-5 0-5 物理化学和中学化学教学物理化学和中学化学教学 物理化学从物理与化学的联系入手，着重研究更具物理化学从物理与化学的联系入手，着重研究更具有普遍性的，更本质的化学运动的内在规律性有普遍性的，更本质的化学运动的内在规律性。因此，作为一名中学化学教师，要想教好化学课，传授好因此，作为一名中学化学教师，要想教好化学课，传授好教材中有关的知识，就必须对教材内容有较全面和深入的教材中有关的知识，就必须对教材内容有较全面和深入的理解。因为只有做到这一点，才有可能在传授书本知识过理解。因为只有做到这一点，才有可能在传授书本知识过程的同时，又能启发学生的思维，发展学生的智能，让学程的同时，又能启发学生的思维，发展学生的智能，让学生掌握获取知识的途径和方法，并能善于应用所学知识解生掌握获取知识的途径和方法，并能善于应用所学知识解释某些现象和解决一些实际问题，做到举一反三。而学好释某些现象和解决一些实际问题，做到举一反三。而学好物理化学，不仅会帮助我们对中学化学教材全面，深入的物理化学，不仅会帮助我们对中学化学教材全面，深入的理解，而且也会对无机化学和有机化学等课程的有关内容，理解，而且也会对无机化学和有机化学等课程的有关内容，从理论高度给与更深入地阐述。从理论高度给与更深入地阐述。