1、緒 論0.1 物理化學(xué)的建立與發(fā)展0.2 物理化學(xué)的目的與內(nèi)容0.3 物理化學(xué)的研究方法0.4 物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法0.1 物理化學(xué)的建立與發(fā)展18世紀(jì)開始萌芽： 從燃素說到能量守恒與轉(zhuǎn)化定律。 俄國(guó)科學(xué)家羅蒙諾索夫(17111765)最早使用“物理化學(xué)”這一術(shù)語(yǔ)。 0.1 物理化學(xué)的建立與發(fā)展 1887年德國(guó)科學(xué)家W.Ostwald和荷蘭科學(xué)家J.H. vant Hoff 合辦的物理化學(xué)雜志 (德文）創(chuàng)刊。 W. Ostwald (18531932) J. H. vant Hoff (18521911)0.1 物理化學(xué)的建立與發(fā)展20世紀(jì)前期迅速發(fā)展界面化學(xué)熱化學(xué)電化學(xué)化學(xué)熱力學(xué)物理化學(xué)物

2、理化學(xué)溶液化學(xué)膠體化學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)催化作用量子化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué) 新測(cè)試手段和新數(shù)據(jù)處理方法不斷涌現(xiàn)。 形成了許多新的分支領(lǐng)域，如：0.1 物理化學(xué)的建立與發(fā)展20世紀(jì)中葉后發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)：(1) 從宏觀到微觀(2) 從體相到表相(4) 從定性到定量(5) 從單一學(xué)科到邊緣學(xué)科(6) 從平衡態(tài)的研究到非平衡態(tài)的研究(3) 從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)0.1 物理化學(xué)的建立與發(fā)展 只有深入到微觀，研究分子、原子層次的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，才能掌握化學(xué)變化的本質(zhì)和結(jié)構(gòu)與物性的關(guān)系。(1) 從宏觀到微觀宏觀(看得見的物體)介觀(納米材料)微觀(原子、分子)粒子 膜 絲 管納米0.1 物理化學(xué)的建立與發(fā)展(2) 從體相到表相 在多相系統(tǒng)

3、中，化學(xué)反應(yīng)總是在表相上進(jìn)行。隨著測(cè)試手段的進(jìn)步，了解表相反應(yīng)的實(shí)際過程，推動(dòng)表面化學(xué)和多相催化的發(fā)展。 0.1 物理化學(xué)的建立與發(fā)展(3) 從靜態(tài)到動(dòng)態(tài) 熱力學(xué)研究方法是從靜態(tài)利用熱力學(xué)函數(shù)判斷變化的方向和限度，但無法給出變化的細(xì)節(jié)。 激光技術(shù)和分子束技術(shù)的出現(xiàn)，可以真正地研究化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)態(tài)問題。 分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)已成為非常活躍的學(xué)科。0.1 物理化學(xué)的建立與發(fā)展(4) 從定性到定量 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，大大縮短了數(shù)據(jù)處理的時(shí)間，并可進(jìn)行自動(dòng)記錄和人工擬合。IR FT-IRNMRESRESCA 使許多以前只能做定性研究的課題現(xiàn)在可進(jìn)行定量監(jiān)測(cè)，做原位反應(yīng)，如： 利用計(jì)算機(jī)還可以進(jìn)行模擬放

4、大和分子設(shè)計(jì)。0.1 物理化學(xué)的建立與發(fā)展(5) 從單一學(xué)科到邊緣學(xué)科 化學(xué)學(xué)科內(nèi)部及與其他學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合，形成了許多極具生命力的邊緣學(xué)科，如：生物藥學(xué)天文醫(yī)學(xué)化學(xué)計(jì)算材料計(jì)算化學(xué)生物化學(xué)藥物化學(xué)材料化學(xué)天體化學(xué)醫(yī)用化學(xué)0.1 物理化學(xué)的建立與發(fā)展 平衡態(tài)熱力學(xué)只研究平衡態(tài)和可逆過程的系統(tǒng)，主要研究封閉系統(tǒng)或孤立系統(tǒng)。 (6) 從平衡態(tài)的研究到非平衡態(tài)的研究 對(duì)處于非平衡態(tài)的敞開系統(tǒng)的研究更具有實(shí)際意義。自1960年以來，逐漸形成了非平衡態(tài)熱力學(xué)這個(gè)學(xué)科分支。 Prigogine對(duì)非平衡態(tài)熱力學(xué)有突出貢獻(xiàn)，這個(gè)學(xué)科分支成為當(dāng)前理論化學(xué)的研究前沿之一。0.2 物理化學(xué)的目的和內(nèi)容什么是物

5、理化學(xué)? 研究所有物質(zhì)系統(tǒng)的化學(xué)行為的原理、規(guī)律和方法的學(xué)科。 涵蓋從宏觀到微觀與性質(zhì)的關(guān)系、規(guī)律、化學(xué)過程機(jī)理及其控制的研究。 物理化學(xué)是化學(xué)以及在分子層次上研究物質(zhì)變化的其他學(xué)科領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)。0.2 物理化學(xué)的目的和內(nèi)容什么是物理化學(xué)?化學(xué)反應(yīng)原子、分子間的分離與組合熱電光磁溫度變化壓力變化體積變化化學(xué)物理學(xué)密密不不可可分分相態(tài)變化例如例如: : 發(fā)生一化學(xué)反應(yīng)時(shí)，總有熱量的吸收或發(fā)生一化學(xué)反應(yīng)時(shí)，總有熱量的吸收或放出：放出： H2 + O2 H2O 燃燒燃燒放熱放熱； H2O H2+ O2 1500C 部分部分吸熱吸熱分解；分解； 電池中電極和電解液之間進(jìn)行的氧化還電池中電極和電解液之

6、間進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)伴隨著原反應(yīng)伴隨著電流的產(chǎn)生電流的產(chǎn)生；0.2 物理化學(xué)的目的和內(nèi)容物理化學(xué)用物理的理論和實(shí)驗(yàn)方法研究化學(xué)變化的本質(zhì)與規(guī)律物理現(xiàn)象化學(xué)現(xiàn)象物理化學(xué)主要是為了解決科學(xué)實(shí)物理化學(xué)主要是為了解決科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)際中向化學(xué)提出的理論問題，驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)際中向化學(xué)提出的理論問題，揭示化學(xué)變化的本質(zhì)，更好地駕馭化學(xué)，揭示化學(xué)變化的本質(zhì)，更好地駕馭化學(xué)，使之為生產(chǎn)實(shí)際服務(wù)。使之為生產(chǎn)實(shí)際服務(wù)。0.2 物理化學(xué)的目的和內(nèi)容物理化學(xué)主要研究 （1）化學(xué)變化的方向和限度問題 各種因素如溫度、壓力和濃度等對(duì)化學(xué)變化的影響等。這類問題屬于化學(xué)熱力學(xué)的范疇。 （2）化學(xué)反應(yīng)的速率和機(jī)理問題 外界條件如溫

7、度、壓力、濃度和催化劑等對(duì)反應(yīng)速率的影響。這屬于化學(xué)動(dòng)力學(xué)的范疇。 （3）物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系 研究這類問題有結(jié)構(gòu)化學(xué)和量子化學(xué)兩個(gè)分支 /kPap/KTAO216.7CO2的相圖304超臨界流體5182CO (l)2CO (g)2CO (s)7300充分利用 減少環(huán)境污染2CO (g)肥皂分子蓮花效應(yīng)與免洗布 洗滌作用 加活性劑將油污和基質(zhì)潤(rùn)濕 增溶、從表面置換，使油污離開基質(zhì)表面 乳化、起泡、帶走油污，占領(lǐng)基質(zhì)表面 表面的防水與自潔作用蓮花效應(yīng)蓮花效應(yīng) 表面的防水與自潔作用 在電子顯微鏡下，蓮葉的表面具有大小約5-15微米細(xì)微突起的表皮細(xì)胞 表皮細(xì)胞上又覆蓋著一層直徑約1 nm的蠟質(zhì)結(jié)

8、晶。蠟質(zhì)結(jié)晶本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)具有疏水性，所以當(dāng)水與這類表面接觸時(shí)，會(huì)形成水珠。 由于植物葉子表面的不平整的細(xì)微結(jié)構(gòu)，使水與葉面的接觸面積更小而接觸角變大，因此加強(qiáng)了疏水性，同時(shí)也降低了污染顆粒對(duì)葉面的附著力。 表面的防水與自潔作用 表面的防水與自潔作用 表面的防水與自潔作用 通過化學(xué)蒸鍍法，將納米絲進(jìn)行地毯狀組裝。納米絲，免洗布 水在這種超級(jí)不易被水沾濕的納米絲上形成球形水滴 水滴迅速滑落，并將討厭的灰塵粒子帶走。 超雙疏性界面 由下到上、由原子到分子、由分子到聚集體，外延生長(zhǎng)形成納米尺寸和幾何形狀互補(bǔ)的界面，使物體表面覆蓋一層氣體薄膜，起到疏水、疏油的目的。 表面的防水與自潔作用 在輸油管的內(nèi)壁、各種建材、包裝材料、布匹等方面應(yīng)用有重大意義。0.3 物理化學(xué)的研究方法采用歸納法和演繹法這一對(duì)邏輯方法。按照“實(shí)踐認(rèn)識(shí)再實(shí)踐再認(rèn)識(shí)”的形式，往復(fù)循環(huán)以至無窮。常用的研究方法有：實(shí)驗(yàn)的方法、歸納和演繹的方法、模型化方法、理想化方法、假設(shè)的方法、數(shù)學(xué)的統(tǒng)計(jì)處理方法等等。0.4 物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)方法（1）