物理化学的建立与发展.ppt
物理化学及其发展史
物理化学及其发展史物理化学是化学的一个重要分支，它主要研究化学现象中的物理过程和物理现象中的化学过程，以及这些过程之间的相互关系。
物理化学的发展史可以追溯到19世纪初，当时科学家们开始研究化学反应的热力学原理和化学平衡，这为物理化学的形成奠定了基础。
19世纪中期，科学家们开始研究化学反应的动力学，即反应速率与反应条件之间的关系。
这个领域的探索导致了化学动力学这一分支的发展。
与此同时，物理学家们也开始研究与化学相关的物理现象，如电、磁、光等，这些研究最终形成了物理化学的一个重要分支——物理化学电学。
20世纪初，量子力学和统计热力学的出现为物理化学带来了新的发展。
量子力学的研究使得化学家们能够更好地理解分子结构和化学反应的微观机制。
统计热力学的出现则帮助化学家们更好地理解宏观条件下物质的性质和行为。
在20世纪中期，物理化学又迎来了新的发展。
计算机科学和数值模拟技术的发展为物理化学提供了新的研究工具和方法。
通过计算机模拟，科学家们可以更加准确地预测和模拟化学反应的过程和现象，这使得物理化学成为了一个更加实用和有效的工具。
今天，物理化学已经成为了化学的一个重要分支，它不仅在理论上有着广泛的应用，而且在实践上也有着广泛的应用。
例如，物理化学的理论可以用于指导材料的设计和制造，也可以用于环境科学和生命科学等领域的研究。
物理化学的发展也促进了其他相关学科的发展，如物理学、数学、工程学等。
物理化学是一门研究化学现象中的物理过程和物理现象中的化学过程的学科，它在理论和实践上都有着广泛的应用。
未来，随着科学技术的发展和创新，物理化学将继续发挥其重要作用，为人类社会的发展和进步做出贡献。
物理化学研究内容及其发展史物理化学是化学科学的一个重要分支，主要研究物质的化学反应、能量转化、物质结构等过程中的物理现象和化学现象的规律性。
本文将介绍物理化学的研究内容及其发展史。
一、物理化学的研究内容1、化学反应动力学化学反应动力学是物理化学中最活跃的研究领域之一，主要研究化学反应的速度以及影响反应速度的各种因素。
物理化学发展概况PPT课件
2021
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在 MO 理论和 VB 理论发展的同时，其它有关物质结构的理论 也在迅猛发展。
例如：
1929年，Bethe 和 Van Vlack提出晶体场理论，后与分子轨道 理论结合，发展成配位场理论。
1928年，Heisenberg的学生 F.Bloch 提出的金属键周期势场模 型；并在此基础上，发展形成了固体能带理论。
1927年，在Einstein相对论的启发下，W.Karl Heisenberg在其《关于量子论的运动学和力学的 直觉内容》一文中提出，“微观粒子的动量与位 置不可能同时被测准”——测不准关系。
1928年，Muliken提出了分子轨道理论。 1928年，Paul Dirac 建立了著名的Dirac方程。
N.Semenov的化学链式反应理论，1956年获诺贝尔化学奖。
1966年，德国化学家 M.Eigen 提出了驰豫法研究快速的化学反应。 李远哲与D.R.Herschbach微观反应动力学的研究，发 展了交叉束方法，并应用于化学反应研究，1986年获诺 贝尔化学奖。
美国化学家A.H.Zewail用飞秒激光技术研究超快过程 和过渡态，1999年获诺贝尔化学奖。
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二、物理化学的形成与发展 1.物理化学的形成
1752年，俄国的化学家罗蒙诺索夫第一个提出了物理化学这一 词：“物理化学是一门学科，它根据物理学的原理和实验来说明 在复杂物质中经化学处理后所发生的各种变化”。
M.B.ЛOMOHOCOB
(1711-1765)
俄国化学家，物理学家，哲学 家，俄国唯物主义哲学和自然科 学的奠基者。
例如：黑体辐射(Blackbody radiation)、光电
物理化学幻灯片PPT课件
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物理化学的形成
物质的化学运动形式和物理运动形式是相互联系的。早期的物理学家和化学家并没有 十分明确的分工。化学家波义耳在物理学上曾做出十分重要的贡献；而物理学家牛顿 在化学上虽然没有取得什么成就，但却全盘接受了波义耳的化学思想，他用在炼金术 和化学上的时间比用在物理学上的时间还多。既是物理学家又是化学家的罗蒙诺索夫 就曾使用过“物理化学”这一术语，还提出了这门学科的性质和研究范围。
1887年，阿累尼乌斯提出电解质稀溶液的电离理论
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关于电化学
一个伽凡尼电池， 两个电极用盐桥连 接以传递离子。外 电路中产生电流。
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科学家的故事
1800年，伏打用锌片与铜片夹以盐水浸湿的纸 片叠成电堆产生了电流，这个装置后来称为伏打电堆 ，他还把锌片和铜片放在盛有盐水或稀酸的杯中，放 多这样的小杯子中联起来，组成电池。他指出这种电 池“具有取之不尽，用之不完的电”，“不预先充电 也能给出电击”。
物理化学
PHYSICAL CHEMISTRY
胡泽伟 杨 靓
.1Leabharlann 物理化学是什么？物理化学是一门从物理学角度分析物质体系化学行为的原 理、规律和方法的学科，是近代化学的原理根基。
物理化学家关注于分子如何形成结构、动态变化、分子光 谱原理、平衡态等根本问题，涉及的物理学有静力学、动 力学、量子力学、统计力学等。
初步发现
1748年法国人诺勒发现渗透现象 1827年法国人杜特罗夏定量测定了渗透压
1877年德国浦菲弗发现 PV = KT（K 为常数）
进一步发展
1886年范霍夫建立起稀溶液理论
揭示出拉乌尔公式中常数的热力学意义
物理化学课件
热力学第一定律在物理学和化学 领域中具有重要地位，它为解释 许多自然现象提供了基础。
热力学第二定律
内容
热力学第二定律指出，热量总是从高 温物体传导到低温物体，而不能反过 来。也就是说，热量传递的方向总是 从高到低，不能反过来。
意义
热力学第二定律表明了自然界的某种 方向性，它限制了某些自然过程的进 行方式。
VS
详细描述
光化学第一定律指出，在一定温度和压力 下，光化学反应的速率与辐射能量成正比 。这个定律对于研究光化学过程和设计光 化学设备具有重要意义。
光化学第二定律
总结词
光化学第二定律是描述光化学过程中辐射能 量与化学反应途径关系的物理化学定律。
详细描述
光化学第二定律指出，在一定温度和压力下 ，一个光化学反应的速率与反应途径中各个 步骤的辐射能量差成正比。这个定律对于研 究光化学反应机理和设计光化学合成路线具 有重要意义。
化学平衡
内容
化学平衡是指化学反应中反应物和生成物之间的平衡状态。在一定条件下，反 应物和生成物之间的浓度不再发生变化，达到动态平衡。
意义
化学平衡是化学反应中一个重要的概念，它帮助我们了解反应进行的程度和方 向。
化学反应速率
内容
化学反应速率是指单位时间内反应物消耗或生成物产生的速率。通常用单位浓度 的变化量表示。
复杂系统与跨尺度研究
总结词
跨学科、多尺度研究
详细描述
物理化学在复杂系统和跨尺度研究方面具有独特的优势 。复杂系统研究涉及多个相互作用因素，需要综合运用 物理、化学和生物等学科的知识来理解和预测系统的行 为。跨尺度研究则要求科学家从原子、分子到纳米、宏 观等不同尺度上理解和控制化学过程，物理化学为解决 这些问题提供了有效的方法和工具。
物理化学及其发展史
物理化学及其发展史摘要:从物理化学这个概念被提出至今已有200多年的历史，物理化学发展至今已经涵盖了多个领域。
物理化学是化学学科的理论理论基础。
物理化学是以物理的原理和实验技术为基础，研究化学体系的性质和行为，发现并建立化学体系中特殊规律的学科。
随着科学的迅速发展和各门学科之间的相互渗透，物理化学与物理学、无机化学、有机化学在内容上存在着难以准确划分的界限，从而不断地产生新的分支学科。
物理化学的研究在各个方面的应用越来越广泛。
物理化学是一门发展潜力很大的学科！物理化学的发展，其中经历了怎样的变迁，一代代的物理化学家们又是如何将物理化学这门学科从无到有发展起来的。
关键词：物理化学；探索史；发展史物理化学是以物理原理和实验技术为基础，研究化学体系的性质和行为，发现并建立化学体系中特殊规物理化学律的学科。
涵盖了从微观到宏观对物质结构与特质的关系规律、化学过程机理及其控制的研究。
它是化学以及在分子层次上研究物质变化的其他学科的理论基础。
随着科学的迅速发展和各学科之间的相互渗透，逐步形成了若干分支学科：化学热力学、化学动力学、结构化学、液体界面化学、催化化学、电化学、量子化学等。
物理化学还与许多非化学的学科有着密切的联系，例如冶金学中的物理冶金实际上就是金属物理化学。
物理化学提出之前的探索之路1550年威廉米(Wilhelmy.L.F.，1812-1864，德国物理学家)，使用旋光仪研究蔗糖在大量水中酸催化水解的转化反应速度，发现反应物的量(浓度)、酸量以及温度对反应速度的影响, 并第一次将反应速度定量地以数学上的微分方程式的形式表示出来，即将浓度随时间的变化率表示成为作为一门科学的诞生。
十九世纪三十至四十年代电解在工业上得到广泛应用，如银、铜等的电镀。
1807年列依斯发现溶液的电渗、电泳现象，1827年杜特罗夏首次定量研究溶液渗透压，发现渗透压与浓度成正比。
1862年格雷阿姆提出胶体概念。
1867年特劳贝制得高强度及高选择性的半透膜，1877年浦菲弗用此种膜测定渗透压的准确值，得到和理想气体状态方程相似的渗透压公式。
物理化学ppt课件
求 真 厚 德
I RF T I R ESR
NMR
达 ESCA 美
利用计算机还可以进行模拟放大和分子设计。
§0.2 物理化学的建立与发展
(5) 从单一学科到边缘学科
探 化学学科 广 内部及与其他
学科相互渗透、 索 相互结合，形 微 药学 成了许多极具 生命力的边缘 创 学科，如： 新
计算
计算 化学 药物 化学 天体 化学 材料 化学
探 广 索 微 创 新
热力学研究方法是从静态利用热力学函数判断
求 真 厚 德 达 美
变化的方向和限度，但无法给出变化的细节。 激光技术和分子束技术的出现，可以真正地研
究化学反应的动态问题。
分子反应动力学已成为非常活跃的学科。
§0.2 物理化学的建立与发展
(4) 从定性到定量
探 广 索 微 创 新
随着计算机技术的飞速发展，大大缩短了数 据处理的时间，并可进行自动记录和人工拟合。 使许多以前只能做定性研究的课题现在可进 行定量监测，做原位反应，如：
求 真 厚 德 达 美
恩格斯
• 恩格斯的论断反映了19世纪中叶
探 广 微 创 新
自然科学各学科的“成熟程度”。 求 真 表明各学科研究对象 物质运动 索 形式与规律 其复杂程度的差异厚
• 然而，百年来科技的发展使各学
化
德
达 科的“成熟程度”发生了巨大变 美
无机、有机化学在19世纪率先建立
冶金、建材工业推动了无机
检验
探 广 索 微 创 新
运用数学的多 求 真 少是一门科学成熟
程度的标志。
厚 德 达 美
马克思
探 广 索 微 创 新
数学的 应用： 在刚体 力学中是绝对的，在气体 力学中是近似的，在液体 力学中就已经比较困难了； 在物理学中是试验性的和 相对的；在化学中是最简 单的一次方程；在生物学 中等于零。
物理化学1.1 绪论85页PPT
状态函数的两个重要特征
(1) 状态函数的数值随状态的改变而变化。 如始态Z1， 终态Z2，则改变量
ZZ2Z1
只与系统的始、终态有关，与历史无关
y
y=f (x)
Z
Z=f (x, y) y
y2 Z2
y1
x1 x2 x
Z1
y2 y1
x1 x2
x 16
(2) 状态函数具有全微分的性质：
d
XX xy
d
xXyx
d
y
例如，理想气体的封闭体系 Vf(T,p)
则有 dVV TpdTVpTdp
全微分的积分与积分途径无关
X X2dXX X
X1
2
1
17
1.1.4 过程和途径
• 等温过程 • 等压过程 • 等容过程 • 绝热过程
T1= T2= Tex p1 = p2 = pex V1 = V2 Q=0
• 循环过程 X = 0
• 符号：系统得到功为正，对环境做 功为负
• 功不是状态函数，与过程有关 • 功分为体积功（W）和非体积功（W’）
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• 体积功：
当系统的体积变化
pex
时，系统反抗环境
压力所作的功。
V2
V
WpexV
对于微小过程
V1 (gas)
δWpexdV
☺小贴士：体积功中“反抗环境压力”的类比理解：将质量为m的
成正比，有加和性，例如：V、m等；
两种容量性质相除后就变为强度性质，例如： m/V
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• 系统的状态是系统所有性质的综合 表现
• 所有性质确定，则状态确定；
• 状态确定，则系统所有性质亦确定
• 确定状态下，各种性质之间是有关 系的：
[课件]物理化学简介PPT
![[课件]物理化学简介PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/9b3dcc00482fb4daa58d4b8f.png)
m pM ρ V RT 3 3 200 10 16.04 10 kg m3 8.315 (25 273.15) 1.294 kg m3
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§1.1 理想气体状态方程
物理化学简 介
绪论
0.1 物理化学——一门无处不在的学科 0.2 学习物理化学的要求及方法 0.3 物理量的表示及运算
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0.1 物理化学——一门无处不在的学科
何谓物理化学 (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，探求化学变化基本规律的一门学科。 “用物理的理论、物理的实验手段”， 探求化学变化基本规律的一门学科。 •目的 主要是为了解决生产实践和科学实验中向 化学提出的理论问题，揭示化学变化的本质，
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0.2 学习物理化学的要求及方法
课程特点
“三多一复杂”
•学习要求
概念多 理论多 公式多 计算复杂
学习物理化学课程与其他课程的学习既有相同点 也有不同点。物理化学课程综合性强，各章节既有 联系又相对独立。因此，学习时切忌死记硬背。
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0.2 学习物理化学的要求及方法
•学习要求
1. 多动脑
多给自己提问，多问几个为什么，如：前人提出 问题和解决问题的思路和方法有什么可取之处，有什 么局限性，方法是否严谨？结论是否可靠？你能否找 出例外情况？
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0.1 物理化学——一门无处不在的学科
① 宏 观
微 观
只有深入到微观，研究分子、原子层次的规律，才能 了解结构与性质的关系，掌握化学变化的本质。 宏观 介观 微观 (看得见的物体) (纳米材料) (原子、分子)
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