物理化学-绪论
物理化学实验教学大纲
物理化学实验教学大纲《物理化学实验》教学大纲（2006.5修订）课程编码：课程名称：学分：总学时：一、本课程的地位、作用和目的与要求：物理化学实验（包括结构化学实验）是化学教育专业一门重要的基础实验课，通过实验课使学生加深对物理化学（含结构化学）原理的理解，培养学生实验研究能力和创新精神。
其目的使学生系统掌握基本的物理化学实验研究方法和基本技术，培养学生掌握物理化学实验及结构化学实验的基本知识和方法，训练学生使用仪器的操作技能，培养学生观察现象、正确记录和处理数据的能力，实践能力，全面提高学生素质。
要求学生完成实验20个，写出实验报告，并对实验进行讨论。
在做完实验的基础上参加实验考试。
考核方式一般可采用实验前的预习、实验操作、实验报告相结合，进行综合考核。
二、本课程教学基本要求本大纲提出22个实验项目可供选择。
要求学生完成实验20个，在选题时要兼顾到热力学、动力学、电化学、表面现象与胶体、结构化学等几个部分。
建议实验分配如下：热力学7个，动力学4个，电化学4个，表面现象与胶体3个，结构化学2个。
写出实验报告，并对实验进行讨论。
在做完实验的基础上参加实验考试。
考核方式一般可采用实验前的预习、实验操作、实验报告相结合，进行综合考核。
实验教学内容及学时分配素。
3燃烧热的测定必做6通过实验进一步明确燃烧热的定义,恒压燃烧热与恒容燃烧热的区别,以及用量热法测量燃烧热的基本原理。
了解氧弹式量热计的原理与构造，各部件的名称以及主要部件的作用、使用方法。
了解气体钢瓶的使用方法、注意事项，学会氧气减压阀的使用方法及原理。
熟悉用氧弹卡计测萘的恒容燃烧热的实验方法、步骤。
验证 3 了解积分熔解热和微分熔解热6 液体饱和蒸汽压的测定（学时）必做6程式的使用条件。
初步掌握真空减压系统装置和真空泵的构造，了解各种真空度的范围及获得的方法，熟悉福廷式气压计的构造、原理、使用；掌握等压计的构造、作用原理及使用方法。
学会测量CCl4于各温度下的饱和蒸气压。
物理化学 第一章 绪论气体
物理化学讲课的内容
第一章 气体的pVT关系 第二章 热力学第一定律 第三章 热力学第二定律 第四章 多组分热力学 第五章 相平衡
3-10周 讲课 40 h
第六章 化学平衡 第七章 电化学 第八章 化学动力学 第九章 界面现象与
描述真实气体的 pVT 关系的方法： 1）引入压缩因子Z，修正理想气体状态方程 2）引入 p、V 修正项，修正理想气体状态方程 3）使用经验公式，如维里方程，描述压缩因子Z 它们的共同特点是在低压下均可还原为理想气体状态方程
1. 真实气体的 pVm - p 图及波义尔温度
T > TB
pVm - p曲线都有左图所示三种
c
T4
说明Vm(g) 与Vm(l)之差减小。
l2 l1
l
g2 g1
T3
Tc
TT12gg´´12 g
T = Tc时， l – g 线变为拐点c c：临界点 ；Tc 临界温度； pc 临界压力； Vm,c 临界体积
Vm
临界点处气、液两相摩尔体积及其它性质完全相同，界
面消失气态、液态无法区分，此时：
V p m Tc 0 ,
类型。
pVm
T = TB T < TB
(1) pVm 随 p增加而上升； (2) pVm 随 p增加，开始不变， 然后增加
p 图1.4.1 气体在不同温度下的 pVm－p 图
(3) pVm 随 p增加，先降后升。
T > TB T = TB
对任何气体都有一个特殊温度 -
波义尔温度 TB ，在该温度下，压
（密闭容器）
水
乙醇
苯
t / ºC 20 40 60 80 100 120
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》课程教学大纲
物理化学Physical Chemistry一、课程基本情况课程类别：学科基础课课程学分：3学分课程总学时：48 学时，其中讲课：48 学时课程性质：必修开课学期：第3学期先修课程：高等数学、大学物理、材料化学适用专业：应用化学，材料物理等教材：沈文霞编，《物理化学核心教程》，科学出版社，2009年。
开课单位：物理与光电工程学院材料物理系二、课程性质、教学目标和任务本课程是适用于应用化学，材料物理等相关专业的学科基础课，本课程主要解决化学反应的方向和限度、化学反应的速率和机理等方面的问题，着重研究学科内更具普遍性的、更本质的化学运动内在规律，研究化学中的物质运动基本规律。
通过本课程的学习，要求学生了解和理解物理化学中重要的基本概念和基本知识，掌握各基本原理、定律、规则，并能进行计算和综合运用，解决一些实际问题，使学生在今后的实际工作中能有意识的运用化学观点去思考、认识和解决问题。
该课程的任务是激发学生学习化学的兴趣，将化学知识体系和思维方法传授给学生，培养学生分析和解决一般化学问题的能力，提高学生的化学素质，从而为后继课程以及今后从事生产和科研打下一定的化学基础。
三、教学内容和要求第1章绪论（1学时）（1）明确为什么要学习物理化学，了解物理化学课程内容；（2）掌握物理化学研究与学习的方法；（3）掌握物理量的表示与运算。
重点：物理量的表示难点：物理量的表示与运算第2章气体（2学时）（1）了解低压气体的经验定律、真实气体的状态方程；（2）理解液体的饱和蒸汽压和临界状态；（3）理解道尔顿分压定律和阿马格分体积定律（4）掌握理想气体的状态方程、混合物组成表示法；重点：混合物组成表示法；难点：液体的饱和蒸汽压和临界状态；道尔顿分压定律和阿马格分体积定律；第3章热力学第一定律（7学时）3.1 热力学概论（0.5学时）（1）了解热力学的研究对象；热力学的研究方法和（2）理解热力学研究方法的局限性；（3）掌握热力学研究方法；重点：热力学研究方法；难点：热力学研究方法的局限性；3.2 热力学的一些基本概念（0.5学时）（1）掌握热力学的一些基本概念；（2）掌握状态函数的特点；重点：热力学的一些基本概念；难点：状态函数的特点；3.3 热力学第一定律（1学时）（1）理解内能（U ）和焓（H）都是状态函数、热（Q）和功（W ）都是与途径有关的过程量。
绪论
Physical Chemistry
绪 论
三．物理化学的学习方法
1. 抓住三基：基本概念、基本理论、基本计算 2. 注重定性概念定量化的方法和技巧
•
• •
准确掌握公式的物理意义，适用范围
学习物理化学思维方法和逻辑推理过程 重视习题
3. 实验
四、主要参考书
天津大学 物理化学教研室编的 《物理化学》第4版 南京大学 傅献彩等编的《物理化学》第5版
Physical Chemistry
物理化学
Physical Chemistry
绪 论
一、物理化学的任务和内容
物理化学 从研究物理变化和化学变化的联系入手，探
求化学变化的基本规律。又称理论化学。 主要内容 （1）化学热力学：研究化学反应的方向和限度 （2）相变化、表面化学、电化学、胶体和大分子化学
由于附加压力的存在, 新相种子难以形成, 也就是说构成结 石的晶核在没有诱因( 比如胆管感染, 肝脏异常) 的情况 下, 是难以形成的。 四、物理化学渗透到药学各个环节
新药合成 药物生产-----化学动力学 性能表征-----比表面积 贮存期测定----化学动力学 半衰期测定---给药时间 中草药有效成分的提取----表面与胶体
药物体内过程：药理学、药代动力学
药物提取分离和合成：合成药物化学、天然药物化学
Physical Chemistry
物理化学在药学中的作用
一、为药物新剂型的开发提供理论指导 固体分散体-----低共熔相图原理 灰黄霉素-酒石酸低共熔混合பைடு நூலகம்的溶出速度比纯灰黄霉素 的大2.7倍;
48%尿素与52% 磺胺噻唑制成的低共熔混合物的溶出速度 是纯磺胺噻唑的12倍。
（3）化学动力学：研究化学反应的速率和机理
物理化学 第一章 学习小结
绪论 1 学时基本要求：1、了解物理化学学科、阐明物理化学课程的基本内容和任务。
2、掌握物理化学的学习方法。
P V T 关系 3 学时气体的第一章基本要求：1、掌握理想气体性质、状态方程及基本定律。
2、了解实际气体的性质及范德华方程。
3、掌握临界状态概念、对应状态原理。
4、了解pVT 关系的普遍化计算方法。
重点：理想气体定义、分压力、分体积的概念；理想气体状态方程、范德华方程的应用，对应状态原理及其应用。
难点：分压力、分体积的概念，使用范德华方程及用压缩因子图对真实气体进行有关计算。
第一章气体的pVT关系主要公式及使用条件1.理想气体状态方程式nRTRT?(m/M)pV?pV?p(V/n)?RT 或m3V?V/n称为气体的摩尔体。
mol PaTp式中，V，及n单位分别为，m，K及m3 -1-1 -1，称为摩尔气体常数。
mol·K=8.314510 J ·m积，其单位为·mol。
R此式适用于理想气体，近似地适用于低压的真实气体。
气体混合物2.（1）组成? ) = y (或x 摩尔分数nn/BB ABA???yV/??体积分数Vy Bm,BBAm,AA?V?表示在一定T，p式中下纯气体为混合气体总的物质的量。
A的摩n Am,AA??为在一定T，p尔体积。
下混合之前各纯组分体积的总和。
Vy A,mAA（2）摩尔质量???n/M?m/nM??yM BmixBBB BBB??为混合气体总的物质的量。
上为混合气体的总质量，式中nm?nm?BBBB述各式适用于任意的气体混合物。
?y?n/n?p/p?V/V（3）BBBB式中p为气体B，在混合的T，V条件下，单独存在时所产生的压力，称为B B?V下，单独存在时所占的体积。
，p的分压力。
为B气体在混合气体的T B道尔顿定律3.?，p= yp pp?BB BB上式适用于任意气体。
对于理想气体p?nRT/V BB4.阿马加分体积定律?V?nRT/V BB此式只适用于理想气体。
物理化学绪论课教学方法的研究
ｔ ａ ｈｎ ｏ ｔ ｎ ｓａ ｄ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｉ ｅ ｃ ｉ ｇ ｃ ｎ ｅ ｔ ｎ ｔ ｏ ｓｔ ｍｐｒ ｖ ｈ ｅ ｃ ｉ ｇ ｅ ｆ ｃ ｆｐ ｏ ｅ ｏ ｎ ｎ ｌｓ ｏ ， ｏ ｘ ｍｐｌ， ｈ ｓｃ ｌｃ ｅ ｓｒ ｎ ｗｌｄ ｅ ｆａ ｗｏ ｋ ｗａ ｓａ ｌ ｈ ｄ ｆ ｒ ｏ ｅｔ ｅ ｔ ａ ｈ ｎ ｆｅ ｔｏ ｒ ｌｇ ｍｅ ｏ ｅ ｓ ｎ ｆ ｒｅ ａ ｅ ｐ ｙ ｉａ ｈ ｍｉｔｙ ｋ ｏ ｅ ｇ ｍｅ ｒ ｓｅ ｔｂ ｉ ｅ ｏ ｒ ｓ
ｉｔ ｒ ｓ ｏ ｔ ｄ ｎ ｓ ｆ ｒｐ ｙ ｉａ ｈ ｍｉｔ ｏ ｒｅ ａ ｄ ｃ ｒｅ ｔｔ ｅ ｍｉｃ ｎ ｅ ｔ ｎ ｏ ｔ ｄ ｎ ｓ ｆ ｒｐ ｙ ｉａ ｈ ｍｉｔｙ ｕ ｅｅ ｓ ｅ ｓａ ｄ ｄ ｒ ｃ ｔ ｅ ｔ ｔ ｘ ｌｉ ｈ ｎ ｅｅ ｔ ｆｓ ｅ ｔ ｈ ｓｃ １ ｅ ｓｒ ｃ ｕ ｓ ｎ ｏ ｒ ｃ ｈ ｓ ｏ ｃ Ｄ ｉ ｆ ｓｕ ｅ ｔ ｈ ｓｃ ｌ ｅ ｓｒ ｓ ｌ ｓｎ ｓ ｎ ｉ ｔｓ ｕ ｏ ｃ ｙ ｏ ｏ ｃ ｅ ｕｄ ｎ ｓ ｏ ｅ ｐ ａｎ ｔ ｅ
理 解 释现实 生 活 中所遇 到 的现象 ，达到 学 以致 用的 目的 。 ［ 关键词】 物理化学；绪论课；教学方法；知识框架 ［ 中图分 类 号］４ Ｇ ［ 献标 识码 】 文 Ｂ ［ 编 号］０７１６ （０００，１５０ 文章 １０ ＇８５２ １）６０ ６ ２
董 文惠，邵晨 ，蒋玲 ，许 炎妹 ，陈秀 ６ ７ ０ 期
广
东
化
工
ｌ５ ６
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物 理 化 学 绪 论 课 教 学 方 法 的研 究
（ 州 轻工 业 学院 材料 与化 学工 程 学院 ，河南 郑州 ４ ０ ０） 郑 ５ ０２
物理化学的定义
第0章绪论§0.1 物理化学的定义、形成和发展1. 物理化学的定义化学变化种类繁多，但从本质上说都是原子或原子团的重新组合。
在原子或原子团重新组合的过程中，总是伴随着温度、压力、体积等物理性质的变化和热效应、光效应、电效应等物理现象的发生；反过来，物理性质的变化和物理效应对化学反应发生、进行和限度均可产生重要的影响。
科学发展的经验证明，深入探讨化学现象和物理现象之间的关系，是揭示化学变化规律的重要途径。
物理化学便是借助化学现象和物理现象之间的联系，利用物理学原理和数学手段研究化学现象基本规律的学科。
2. 物理化学的形成和发展俄国科学家罗蒙诺索夫(M. V. Lomomnocov,1771~1765)在十八世纪中叶首先使用了“物理化学”这个名词，但物理化学学科是在1804年道尔顿（J. Dalton, 1766~1844）提出原子论、1811年阿佛伽德罗（A. A vogadro，1776~1886）建立分子论、以及热力学第一定律、第二定律建立并应用于化学过程之后才得以形成。
一般认为，1887年德国科学家奥斯瓦尔德（W. Ostwald,1853~1932)和荷兰科学家范霍夫（J. H. van't Hoff, 1852~1911）创办《物理化学杂志》是物理化学成为一个学科的标志。
进入二十世纪后，随着现代物理学、数学、计算机科学的进展和现代测试方法的大量涌现，物理化学的各个领域均取得了突飞猛进的发展。
量子力学的创立和发展，使物理化学的研究由宏观进入微观领域；飞秒激光技术和交叉分子束技术的出现，使化学动力学的研究由静态扩展到动态；不可逆过程热力学理论、耗散结构理论、协同理论及突变理论的提出，使化学热力学的研究由平衡态转向非平衡态；低能离子散射、离子质谱、X-射线、紫外光电子能谱等技术的发展，促进了界面化学、催化科学的研究；而共振电离光谱、原子力显微镜和扫描隧道显微镜等技术的发展，促进了纳米材料和纳米结构的研究。
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活化能
催化原理、复相催化——基本情况
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三 、结构化学 量子力学基本原理和原子结构 共价键理论和分子结构 晶体的点阵结构和结构规律的初步知识 测定分子和晶体结构的基本方法
要求掌握物理化学的基本理论、基本
知识、基本技能。 PPT课件
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绪论(Introduction)
1．物理化学（Physical Chemistry）
物理化学是从物质的物理现象与化学现象的联 系入手，着重用物理理论和方法来揭示和研究 化学现象的本质和基本规律的学科。
①化学为体，物理为用
②化学变化 伴随 一系列的物理现象（光、热、 影响
电、温度、压力、体积、浓度┄的变化）
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
③化学的分支学科 概括 提高——科学的抽象 ④ 四大方面的内容及其联系
物理化学
绪论
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前言
物理化学（含结构化学）是着重用 物理的基本理论和方法来研究化学领域 物质运动和变化的基本规律，揭示化学 现象本质的学科。主要内容包括：
一、热力学
热力学第一、二定律
化学平衡、相平衡
延伸：表面化学、电化学
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二、化学动力学
反应速率及速率方程
基本概念
反应级数
测定方法
③对学习的基本要求
一分耕耘，一分收获
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（宏观体系，微观统计方法）
化学热力学
宏观
(唯象的)
统计热力学
桥梁
化学动力学
结构化学
微观
研究特殊的体系和问题：
电化学、表面化学、胶体化学
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2．物理化学的特点、重要性和对学习 的要求
①特点 从物理入手，研究化学的基本规律
A.对数理要求较高 B.相对抽象 C.强调概念和运算
物理化学是：抽象、严格、简单、明确 ②重要性