物化绪论

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物理化学绪论

物理化学绪论
速率规律——热量、动量和物质的传 递以及化学反应中的各物质的数量随时间 变化的规律。
常温常压也可以合成氨,但为什么要高温高压?
物理化学的框架:
三个层次——微观,从微观到宏观,宏观 两个部分——普遍规律,物质特性 三种方法——实验,经验半经验,理论
本学期内容 下学期内容 结构化学
如何学习物理化学这门课程:
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2
(t,r1,L
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,rN )
N
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,
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,L
,rN )
(r1,L ,rN ) (t,r1,L ,rN )
求出波函数远比求解Newton方程困难。
化学变化的根源在于电磁作用,其基本原理就包含 在量子力学中。一般化学研究中经常涉及的是宏观 体系,含有大量分子,除量子力学外,还要借助于 热力学和统计力学。
第一性原理:相互作用+运动方程预言未来
当体系含有大量分子(~1023)时,运动方程非常难 解,但是描述这样的体系反而可能更简单——用热 力学和统计力学描述。
了解一下:
如果用Newton力学去研究一摩尔气体,其实质相 当于求解6.021023个Newton第二定律方程:
mi
d2ri dt 2
Fi
i (r1,r2 ,...,rN ),
物理化学
绪论
物理化学是化学科学中的一个学科,Байду номын сангаас是化学科学的理论基础。物理化学运用物 理学理论和实验方法,研究化学变化、相 变化和pVT变化中的平衡规律和速率规律, 以及这些规律与物质微观结构的关系。
物理学:研究物质与运动基本规律的学科。
物质世界包罗万象,层次繁多:小至基本粒子,大 至宇宙,而一切自然现象都源于物质之间的相互作 用,这些相互作用又可以归结为四种基本作用力: 万有引力(广义相对论),电磁作用力,弱作用力, 强作用力(量子力学,量子电动力学或量子场论)。

物理化学概述-绪论

物理化学概述-绪论

现代化学键理论的形成 量子力学的兴起
结构化学形成 量子化学形成
⑶计算化学(Computational chemistry)时期
20世纪60年代,随着大容量高速电子计算机的发展,物理化学 的新生长点诞生——量子化学计算方法的研究。其中严格计算的 从头算方法、半经验计算的全略微分重叠和间略微分重叠等方法 的出现,扩大了量子化学的应用范围,提高了计算精度。
李远哲 J.C.Polanyi
1887年,自物理化学作为一门学科的正式形成后,大体经过了 三个时期的发展。
⑴化学热力学时期
19世纪中后期到20世纪初,物理化学家把热力学第一定律、第二定律 被广泛应用于各种化学体系进行研究,促使化学热力学蓬勃发展。
1867年,美国物理化学家Gibbs 通过对对多相平衡体系的研究提出了 相律。
美国化学家理查德·R·施罗克(Richard R. Schrock )其研究 主要从有机化学及无机化学的角度研究高氧化态金属配合物、相 关的催化反应及其催化机理。因其在烯烃复分解 反应的贡献,成为2005年诺贝尔化学奖获得者之 一。
美国化学家罗杰·科恩伯格(Roger D.Kornberg) 通过一系列的转录相关复合物(RNA聚合酶II、模 板DNA、合成出的mRNA、核苷酸、调控蛋白)的晶 体结构,从分子水平上帮助人们深入地理解真核转 录的分子机制。成为2006年诺贝尔化学奖获得者。
计算化学的发展,使定量的计算扩大到原子数较多的分子,并 加速了量子化学向其它学科的渗透。
1928~1933年,许莱拉斯、詹姆斯和库利奇计 算 He、H2,得到了接近实验值的结果。70 年代 又对它们进行更精确的计算,得到了与实验值几 乎完全相同的结果。
以色列化学家阿龙·切哈诺沃(Aaron Ciechanover)、阿夫拉 姆·赫什科(Avram Hershko)和美国化学家欧文·罗斯(Irwin Rose),在20世纪70—80年代发现泛素调节的蛋白质降解,揭示 了泛素调节的蛋白质降解机理,指明了蛋白质降解研究的方向, 成为2004年诺贝尔化学奖获得者。

物理化学——绪论

物理化学——绪论

足球烯是美国休斯顿赖斯大学的克罗脱 (Kroto,H.W.)和史沫莱(Smalley,R.E.)等人于1985 年提出的。他们用大功率激光束轰击石墨使其气 化,用1MPa压强的氦气产生超声波,使被激光束 气化的碳原子通过一个小喷嘴进入真空膨胀,并 迅速冷却形成新的碳原子,从而得到了C60。C60 的组成及结构已经被质谱、X射线分析等实验所 证明。此外,还有C70等许多类似C60的分子也已 被相继发现。
量子化学: 探讨分子体系的性质,根据计算进 行分子的合理设计(如药物设计、材料设计、 物性预测等)
热力学:非平衡态热力学的发展
美国化学家昂萨格Onsager提出的“倒易关系” 比利时化学家普里高津Prigogine提出的“耗散结构理论”
Onsager和Prigogine分别在1968年和1977年 获Nobel化学奖。
2021/3/15
0.5 物理化学的发展
结构化学: 由阐明分子结构发展到研究物质的 表面结构、内部结构、动态结构 现代波谱技术和衍射分析可分析测定晶体结构, “看到”原子的原子层次分辨
如:1982年诺贝尔化学奖得主A.Klug开创了“晶体电子显 微学”,并用于揭示核酸-蛋白质复合物的结构 1991年诺贝尔化学奖得主R.Ernst用核磁共振谱法研究大 分子在溶液中的动态结构
.W.Ostwald 德国化学家 (1853-1932) 1909年Nobel化学
奖获得者
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J.H.Van't Hoff 荷兰化学家
(1852-1911) 1901年Nobel化学
奖获得者
S.A.Arrhenins 瑞典化学家
(1859--1927) 1903年Nobel化学
2021/3/15

第一章 生物化学绪论

第一章 生物化学绪论

生物化学不仅是一门对生命科学有着指导性的基础
理论学科,也是一门对国民经济有着重要意义之一的应用
学科,主要表现在以下几个方面:
(1)生物化学在工业上的应用
生物化学是食品发酵工业理论基础。
例如:食品工业制酱、酿酒、制醋;纺织工业上棉布浆化; 制革业上的毛皮毛脱脂;
(2)生物化学在农业上应用
生物化学也是农业的基础课。农作物的代谢都离不开生物 化学,以及农作物病虫防治等等。
Biochemistry 或 Biological Chemistry
现译为“生物化学”,简称“生化”。 实用文档
2、生物化学发展与起源
生物化学在18世纪开始萌芽,19世纪
初步发展,20世纪初才成为独立的学科。
首先,起源于法国,由法国传之于德
国,由德国而传到美国和英国。在20世纪
后,再由上述国家流传于其他各国。大约
生物化学
BIOCHEMISTRY
主讲:生物与制药工程学院 申 宁 实用文档
第一章 绪 论
生命与生物化学
实用文档
一 、生命的定义
具有复制的能力 具有催化的能力 具有突变的能力
实用文档
地球充满着生物,从最简单的病毒到菌 藻树草,从鱼虫鸟兽到最复杂的人类, 千姿百态。不同的生物,其形态、生理 特征和对环境的适应能力各不相同,都 经历着生长、发育、衰老、死亡的变化, 都具有繁殖后代的能力。
真核细胞中含有被核膜包着的核
实用文档
真核细胞的结构
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植物细胞的结构
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原核生物:地球上数量最多、分 布最广。代谢系多样性能适应各种 环境。 真核生物:一般为原核细胞的上千 倍~上万倍,有核,其构造与机能 均比原核生物复杂。

物化1(绪论)

物化1(绪论)

1.4 物理化学的发展趋势和特点
(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。
1.4 物理化学的发展趋势和特点
(3) 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,并可进行人工模拟和自动记
录,使许多以前只能做定性研究的课题现在
(5)从平衡态到非平衡态
经典热力学只研究平衡态和封闭系统或孤立系统, 然而对处于非平衡态的开放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。
1.5 物理化学的学习方法
(1)找主线,抓重点。
(2)学会逻辑推导思维方式。 (3)自己动手推导公式。 (4)重视多做习题。 (5)勤于思考。 (6)复习数学和物理。 (7)适当阅读参考书。
1.2 物理化学的研究方法
(1)一般研究方法:遵循“实践—理论—实践”的
认识过程,分别采用归纳法和演绎法,即从众多事实 概括到一般,再从一般推理到个别的思维过程。 (2)特殊研究方法:综合应用微观和宏观的研究方法。 主要有:热力学方法、统计力学方法、量子力学方法 和动力学方法。
1.2 物理化学的研究方法
参考书目:
《物理化学》(第五版),南京大学 ,傅献彩等编
《物理化学简明教程》(第三版),山东大学,印永嘉
《物理化学》(面向21世纪教材)韩德刚编 《物理化学导学》,科学出版社,陈亚芍编
《物理化学习题解答》,北京大学编
《物理化学习题集》,武汉大学编
物理化学
第一章
绪 论
1.1 物理化学的目的和任务 1.2 物理化学的研究方法 1.3 物理化学的建立和发展 1.4 物理化学的发展趋势和特点 1.5 物理化学的学习方法

物化绪论

物化绪论
绪论
有关气体知识的复习
有关数学知识的复习
绪论
§0.1 物理化学的研究对象及其重要意义
§0.2 物理化学的研究方法 §0.3 学习物理化学的方法
绪论
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2
§0.1 物理化学的研究对象及其重要意义
任何一个化学反应总是与各种物理过程相联系: 影响
p V T 变化
伴随着
化学反应
产生 影响
总结规律
( )p,n VT,
即V=C’T
绪论
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14
③ Avogadro定律: 同温同压下,相同体积的气体
含有相同的摩尔数。
V1, n1
V2, n2
V3, n3
( )T,p Vn,
即V=C’’n
条件:压力越低,实验结果与三条经验定律吻合 得越好。
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2. 理想气体状态方程
① 理想气体的规定:在任何温度、压力下都服 从上述经验定律的气体称为理想气体。 ② 什么叫状态方程:能够表示某物质p,V,T之间 相互关系的方程式叫做该物质的状态方程。 ③ 理想气体状态方程:pV=nRT 设 V = f (T, p, n)
绪论
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12
有关气体知识的复习
1.三个经验定律
①R.Boyle定律: 定温时,一定量的气体的体积与
压力成反比。
p1 ,V1
p2,V2
( )T,n V 1/p, 即pV=C
绪论
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13
② Gay-lussac定律: 定压时,一定量的气体的体积
与绝对温度成正比。
V1,T1
V2,T2
绪论

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Introduction
一、物理化学的定义 二、物理化学的研究内容 三、物理化学的研究方法 四、物理化学的发展趋势 五、物理化学授课安排与要求
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3
绪 论
Cl2
H2
FeCl3 + CuCl2
C2H4Cl2
(精馏塔) 精馏塔) 精馏塔
C 2 H4
(电解槽) 电解槽) 电解槽
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末页
6
绪 论
化学原理 物理 数学
无机化学
有机化学
分析化学
高分子化学
物理化学
传递过程原理
化工原理
首页
化学工艺
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分离工程
反应工程
末页
7
下一页
绪 论 三、物理化学的研究方法
实践”的认识过程,分别采用归纳法 (1)遵循“实践—理论—实践”的认识过程,分别采用归纳法 遵循“ 和演绎法,即从众多实验事实概括到一般, 再从一般推 演绎法,即从众多实验事实概括到一般, 理到个别的思维过程。 理到个别的思维过程。 (2)综合应用微观与宏观的研究方法,主要有: 综合应用微观与宏观的研究方法,主要有: 热力学方法 统计力学方法 量子力学方法
(反应器) 反应器) 反应器
C2H3Cl
2 (精馏塔) 精馏塔) 精馏塔 氯乙烯生产工艺流程
C H3Cl
(裂解炉) 裂解炉) 裂解炉
反应 反应——可能性,规律与限度,速率 可能性, 可能性 规律与限度, 分离 分离——相平衡,相际扩散,界面现象 相平衡, 相平衡 相际扩散, 物料输送 物料输送——pVT关系 关系
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物理化学(绪论、第一章)

物理化学(绪论、第一章)

解 将上述数据代人式(3-2) ,得
mRT 0.118g 8.315kPa L mol1 K 1 298K 1 M 16 . 03 g mol pV 73.3kPa 250103 L
所以该气体的相对分子质量为 16。
2. 摩尔气体常数 R
对应不同的单位,R 有不同的数值:
2.化学反应的速率和机理的问题:一个化学反应的速率究 竟有多大?反应是经过什么样的机理(或历程)进行的? 外界条件(如温度、压力、浓度、催化剂等)对反应速率 有什么影响?怎样才能有效地控制化学反应,抑制副反应 的发生,使之按我们所需要的方向和适当的速率进行等等。 研究这一类的问题构成物理化学中的另一部分叫做化学动 力学。它主要解决反应的速率和历程的问题。它的任务就 是把热力学上可能发生的反应变为现实。
可以看出,此方程的变量很多。因此此方程以其变量多、适用范围广 而著称,对常温常压下的空气也近似地适用
pV = nRT方程变形,可求一定状态下给定气体的密度:
pV nRT pM m RT M m RT RT V
做书上例题1-1
一学生在实验室,在73.3 kPa和25 ℃下收集得250 ml某气体。 在分析天平上称量,得气体净质量为0.1188 g。求这种气体的 相对分子质量。
本章讨论气体宏观性质压力P、体积V、温度T及气体物质的 量之间的变化规律。
(一)理想气体状态方程
1、低压下气体实验定律 玻意耳定律:在定量定温下,理想气体的体积与气体的压强 成反比。 PV=K1 K1-比例常数,大小取决于温度、气体种类和数量,与压强、 体积无关
2、盖吕萨克定律:一定量的气体,当压强保持不变时,体 积和热力学温度成正比。 V/T=K2 3、查理定律:一定量气体,当体积保持不变时,其压强与 热力学温度成正比。 P/T=K3 4、阿伏伽德罗定律:在一定温度和压强下,任何气体的体 积与物质的量成正比。 V=nVm Vm大小取决于温度、压强,与气体种 类无关
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学习物理化学的要求及方法
(1)遵循“实践—理论—实践”的认识过程,
分别采用归纳法和演绎法,即从众多实验事
实概括到一般, 再从一般推理到个别的思维
过程。
(2)注意逻辑推理的思维方法,对一些重要
公式加以推导,理清理论体系的主次关系。
9
(3)多做习题,学会解题方法。在做习题的 过程中加深对重要概念和公式的理解。 (4)课前自学,课后复习,勤于思考,培养 自学和独立工作的能力。 (5)循序渐进,同一概念需要经过多次反复
博登施坦和能斯脱关于链反应的概念
6
20世纪20~40年代
1926年,量子力学研究的兴起
1927年,海特勒和伦敦对氢分子问题的量子力学 处理,为1916年路易斯提出的共享电子对的共价键概 念提供了理论基础 1931年鲍林和斯莱特把这种处理方法推广到其他 双原子分子和多原子分子,形成了化学键的价键方法 1932年,马利肯和洪德在处理氢分子的问题时根 据不同的物理模型,采用不同的试探波函数,从而发 展了分子轨道方法
J. H. van’t Hoff (1852-1911)
4
1887年至20世纪初期 热力学第一定律和热力学第二定律被广泛应 用于各种化学体系 吉布斯对多相平衡体系的研究和范特荷夫对 化学平衡的研究 阿伦尼乌斯提出电离学说 能斯特发现热定理
5
1906年路易斯提出处理非理想体系的逸度和活度概念 劳尔和布拉格对X射线晶体结构分析的创造性研究 阿伦尼乌斯关于化学反应活化能的概念
上册 第一章 气体的pVT关系 第二章 热力学第一定律 第三章 热力学地二定律

下册 第七章 电化学 第八章 量子力学基础 第九章 统计热力学初步
第四章 多组分热力学
第五章 化学平衡 第六章 相平衡
第十章 界面现象
第十一章 化学动力学 第十二章 胶体化学
12
12
物理量的表示及运算
2
物理化学的建立
18世纪开始萌芽: 从燃素说到能量守 恒与转化定律。 俄国科学家罗蒙诺
索夫(1711-1765)最
早使用“物理化学” 这一术语。 М В Ломоносов
3
1887年德国科学家W.Ostwald和荷兰科学家J.H. van’t Hoff 合办的《物理化学杂志》 (德文)创刊。
W. Ostwald (1853-1932)
7
60年代,激光器的发明和不断改进的激光技术。大 容量高速电子计算机的出现,以及微弱信号检测手 段的发明。 70年代以来,分子反应动力学、激光化学和表面结 构化学代表着物理化学的前沿阵地。 我国在1949年以后,经过几十年的努力,在各个高 等学校设置物理化学教研室进行人才培养的同时, 还在中国科学院各有关研究所和各重点高等学校建 立了物理化学研究室,在结构化学、量子化学、催 化、电化学、分子反应动力学等方面取得了可喜的 成绩。
1.物理量的表Βιβλιοθήκη : A ={A}· [A] 物理量 数值 单位 如压力: p =100 kPa {p}=100 [p]= kPa {A}=A/[A] 如 {p}= 100 kPa/ kPa=100 作图列表时应用纯数
ln(p/kPa)
例:以 lnp ~ 1/T 作图
K/T
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物理现象
化学现象
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
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物理化学的研究内容
人们最关心的化学问题:
怎样通过化学反应来生产产品和获取能量?
物理化学主要研究
物理化学所研究的基本问题
(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。
学习,才能一次比一次加深理解。
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其他参考书目:
大连理工大学 傅玉普 主编 《多媒体CAI物理化学》第五版 华东理工大学 胡英 主编 《物理化学》第四版 上、中、下册 南京大学 傅献彩 主编 《物理化学》第五版 上、下册 清华大学 朱文涛 主编 《物理化学》上、下册
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