物理化学概述
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。
初中物理化学
初中物理化学
初中物理和化学是义务教育阶段的重要学科。
以下是初中物理和化学的基本内容和教学要求：
1.初中物理
（1）物理是一门研究物质的基本性质、结构、相互作用和运动规律的自然科学。
在初中阶段，学生将学习物理的基础知识和实验技能，了解物质的基本属性和相互作用力。
（2）主要内容包括：声学、光学、力学、热学、电学等。
通过实验和观察，学生将了解物理现象的本质和规律，掌握测量和实验的基本方法，培养观察、分析和解决问题的能力。
（3）教学要求：学生应掌握基础的物理概念、原理和公式，能够进行简单的计算和实验操作，能够运用物理知识解决实际问题。
2.初中化学
（1）化学是研究物质的组成、结构、性质和变化规律的自然科学。
在初中阶段，学生将学习化学的基础知识和实验技能，了解物质的组成、性质和变化规律。
（2）主要内容包括：化学反应、元素与化合物、有机化学等。
通过实验和观察，学生将了解化学现象的本质和规律，掌握化学实验的基本操作方法和安全要求，培养观察、分析和解决问题的能力。
（3）教学要求：学生应掌握基础的化学概念、原理和公式，能够进行简单的化学实验操作，能够运用化学知识解决实际问题。
初中物理和化学是培养学生科学素养的重要学科。
通过学习物理和化学，学
生将了解自然现象的本质和规律，培养观察、分析和解决问题的能力，为未来的学习和职业发展打下基础。
物理化学的知识点概述
物理化学的知识点概述物理化学是研究物质的物理性质和化学性质之间相互关系的学科。
它是物理学和化学的交叉学科，涉及到多个领域，包括热力学、量子化学、动力学等。
本文将对物理化学的几个重要知识点进行概述，以帮助读者对该学科有一个整体的了解。
第一个知识点是热力学。
热力学研究的是物质在能量转化过程中的规律。
其中最基本的概念是热力学系统和热力学函数。
热力学系统是指研究对象，可以是一个物质样品、一个反应体系或者一个化学反应。
热力学函数是描述系统状态的函数，最常见的是内能、焓和自由能。
热力学还研究了热力学过程，包括等温过程、绝热过程等。
第二个知识点是量子化学。
量子化学是研究微观粒子（如电子和原子核）在量子力学框架下的行为的学科。
它提供了解释化学现象的微观机制的工具。
量子化学的基本概念包括波粒二象性、量子力学方程和波函数。
波函数描述了粒子的状态，通过求解薛定谔方程可以得到波函数的形式。
量子化学还研究了分子轨道理论和分子光谱学等。
第三个知识点是动力学。
动力学研究的是化学反应的速率和机理。
化学反应的速率受到多种因素的影响，包括反应物浓度、温度和催化剂等。
动力学研究的基本概念包括反应速率、反应速率常数和反应级数。
反应速率可以通过实验测定得到，反应速率常数是描述反应速率与反应物浓度之间关系的参数，反应级数是描述反应速率与反应物浓度之间的关系的指数。
第四个知识点是电化学。
电化学研究的是电荷转移和电化学反应的过程。
它涉及到电解质溶液中的离子传输和电极上的电荷转移。
电化学的基本概念包括电解质、电解质溶液和电池。
电解质是能够在溶液中产生离子的物质，电解质溶液是含有电解质的溶液，电池是将化学能转化为电能的装置。
电化学还研究了电极反应、电解和电沉积等。
以上是对物理化学的几个重要知识点进行的概述。
物理化学是一个广泛而深奥的学科，涉及到多个领域的知识和理论。
通过对这些知识点的了解，我们可以更好地理解物质的性质和化学反应的规律。
希望本文对读者对物理化学有一个初步的认识，并激发对该学科的兴趣。
物理化学知识点
物理化学知识点物理化学知识点概述1. 热力学定律- 第零定律：如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡状态，那么这两个系统之间也处于热平衡状态。
- 第一定律：能量守恒，系统内能量的变化等于热量与功的和。
- 第二定律：熵增原理，自然过程中熵总是倾向于增加。
- 第三定律：当温度趋近于绝对零度时，所有纯净物质的熵趋近于一个常数。
2. 状态方程- 理想气体状态方程：PV = nRT，其中P是压强，V是体积，n是摩尔数，R是理想气体常数，T是温度。
- 范德瓦尔斯方程：(P + a(n/V)^2)(V - nb) = nRT，修正了理想气体状态方程在高压和低温下的不足。
3. 相平衡与相图- 相律：描述不同相态之间平衡关系的数学表达。
- 相图：例如，水的相图展示了水在不同温度和压强下的固态、液态和气态的平衡关系。
4. 化学平衡- 反应速率：化学反应进行的速度，受温度、浓度、催化剂等因素影响。
- 化学平衡常数：在一定温度下，反应物和生成物浓度之比达到平衡时的常数值。
5. 电化学- 电解质：在溶液中能够产生带电粒子（离子）的物质。
- 电池：将化学能转换为电能的装置。
- 电化学系列：金属的还原性或氧化性排序。
6. 表面与胶体化学- 表面张力：液体表面分子间的相互吸引力。
- 胶体：粒子大小在1到1000纳米之间的混合物，具有特殊的表面性质。
7. 量子化学- 量子力学基础：描述微观粒子如原子、分子的行为。
- 分子轨道理论：通过分子轨道来描述分子的结构和性质。
- 电子能级：原子和分子中电子的能量状态。
8. 光谱学- 吸收光谱：分子吸收特定波长的光能，导致电子能级跃迁。
- 发射线谱：原子或分子在电子能级跃迁时发出特定波长的光。
- 核磁共振（NMR）：利用核磁共振现象来研究分子结构。
9. 统计热力学- 微观状态与宏观状态：通过系统可能的微观状态数来解释宏观热力学性质。
- 玻尔兹曼分布：描述在给定温度下，粒子在不同能量状态上的分布。
物理化学(第五版)傅献彩上册
物理化学（第五版）傅献彩上册第一章引言物理化学是研究物质的性质和变化规律的学科。
它是物理学和化学的交叉学科，采用了物理学的理论和方法来解释和描述化学现象。
本书为《物理化学（第五版）》上册，是傅献彩教授主编的经典教材之一。
第二章热力学热力学是研究热能转化及其与物质性质关系的学科。
本章主要介绍了热力学的基本概念和定律，如热力学第一定律和热力学第二定律。
同时，还涉及了理想气体的状态方程和变动过程，熵的概念和熵变的计算方法等。
第三章热力学函数与熵的计算本章深入介绍了热力学函数的计算方法，包括内能、焓、自由能和吉布斯函数等。
同时，还介绍了熵的计算方法，包括理想气体熵的计算、可逆过程熵变的计算和非可逆过程熵变的计算等。
这些函数和熵的计算方法是研究物质变化和平衡状态的重要工具。
第四章相平衡与相变相平衡是研究不同相之间的平衡条件和相变规律的学科。
本章主要介绍了相平衡的基本概念和条件，如相平衡的条件和相图的表示方法。
同时，还介绍了相变的基本规律和热力学描述，如固液相变和液气相变等。
第五章物理化学平衡常数物理化学平衡常数是研究化学反应平衡的重要参数，也是研究物质变化和平衡状态的重要工具。
本章主要介绍了平衡常数的概念和计算方法，包括平衡常数的定义、计算和影响因素等。
同时，还介绍了化学平衡的基本原理和影响因素。
第六章化学平衡的计算方法本章主要介绍了化学平衡的计算方法，包括平衡计算和平衡常数计算。
平衡计算是将已知条件下，通过平衡条件和平衡常数计算未知物质浓度或压力的过程。
平衡常数计算是通过物质浓度或压力的变化来计算平衡常数的大小，从而判断反应的偏向性和平衡位置。
第七章化学动力学化学动力学是研究化学反应速率及其与反应条件关系的学科。
本章主要介绍了化学反应速率的定义和计算方法，包括反应速率方程的推导和速率常数的计算。
同时，还介绍了影响反应速率的因素和反应机理的研究方法。
第八章电化学与电解，俞允文电化学是研究电能与化学能之间互相转化的学科。
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。
阿特金斯物理化学
阿特金斯物理化学1.阿特金斯物理化学概述阿特金斯是物理化学领域的一位知名学者，其著作《物理化学》（Physical Chemistry）被广泛地用于大学本科物理化学教学中。
该书包含了从基本概念到前沿研究的完整内容，是一本重要的物理化学教材。
阿特金斯物理化学的特点是实验与理论相结合，既注重实验发现，也注意理论推导。
同时，该书在讲解物理化学概念的同时，还通俗易懂地介绍了很多物理化学知识的应用，这些应用涉及到了工程、生物、地球科学等多个领域。
2.阿特金斯物理化学的主要内容《物理化学》一书共分为三个部分：热力学、量子力学和动力学。
2.1热力学热力学是研究热和物质之间相互作用的学科，是物理化学的重要分支之一。
在该部分中，阿特金斯详细讲解了热力学中的基本概念和理论，如能量、热量、熵等，并探讨了物质的相变、热力学循环以及电化学等方面的应用。
2.2量子力学量子力学是研究微观领域中物质和辐射之间交互作用的学科。
在《物理化学》的量子力学部分，阿特金斯介绍了量子力学的基本概念和原理，如波粒二象性、不确定性原理等，并应用于描述原子结构、分子光谱等化学现象。
2.3动力学动力学主要研究系统对时间的响应，是热力学和量子力学的自然延伸。
在该部分中，阿特金斯讲解了化学反应动力学的基本概念和理论，如反应速率、反应机理等，并应用于描述化学反应动力学行为。
3.对阿特金斯物理化学的评价阿特金斯物理化学是一本权威性、严谨性和实用性并重的物理化学教材，被广泛地应用于全世界的大学物理化学教学。
该书既包含了物理化学基本概念和理论，也涉及到了很多实际应用，如材料科学、生命科学、环境科学等领域。
除此之外，该书还具有通俗易懂的特点，对初学者非常友好。
书中不仅有大量的实例和应用，还有模拟和计算练习，可以帮助学生深入理解物理化学的概念和原理。
综上所述，阿特金斯物理化学是一部不可多得的物理化学经典教材，足以成为大学物理化学课程的重要参考，并可以作为化学专业学习者和从业人员的必备工具。
物理化学实验概述
第一章 概述
2.要求 （1）实验预习
由于物理化学实验需要使用仪器，所以实验之前，学生 要阅读相关的实验教材、参考书和仪器说明书，预先了解实 验的目的和原理，所使用仪器的构造和使用方法，实验操作 过程和步骤，做到心中有数。在此基础上撰写实验预习报告。 其内容包括：实验名称；实验目的和原理；主要实验仪器、 试剂；实验(主要)操作步骤；在此基础上，应该初步设计一 个合理的原始数据记录表。
密度就越高，σ可以用作评价测量精度的标准，因此σ 又称
为标准误差。
第一章 概述
偶然误差的算术平均值δ随测量次数n的增加而减小：
limlim n
1n
n n i1
i 0
可见，增加测量次数可以减少偶然误差的影响，以提
高测量的精密度和重现性。 系统误差与偶然误差虽然有着本质的不同，但在一定
条件下它们之间可以相互转化。如一批容量瓶中每个瓶子 的系统误差不相同，它们之间的差异是随机的，属于偶然 误差。当只使用其中一个容量瓶时，这种偶然误差转化成 系统误差。
根据误差的性质和来源，可以将误差分为系统误差、 偶然误差和过失(人为)误差几种。
第一章 概述
▲ 系统误差是在测量过程中，由某种未发觉或未确认的影 响因素起作用而引起的误差。系统误差的一个最显著的特 点是：使测量结果永远朝着一个方向偏移，其大小和符号 在同一实验中完全相同。系统误差的来源有： ①仪器误差：由于仪器不良或校正、调节不当所致，可以 被发觉和改正； ②试剂误差：试剂纯度未达到实验要求所致； ③环境误差：仪器使用环境不当或外界条件发生恒向变化； ④方法误差：测量方法所依据的理论不完善所致，可以通 过不同的测量方法的对比实验来进行检核； ⑤人身误差：测量人发不当视读习惯、偏向或感官不完善。
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奥斯特瓦尔德
范特霍夫
阿伦尼乌斯
奥斯特瓦尔德是德国著名物理化学家."物化之父" 1853年9月2日,出生在俄国拉脱维亚.25岁获博士学位. 1887年,从俄国移居德国,在莱比锡大学当物理化学教授 .在电化学,化学平衡,催化作用等方面有独特的贡献.他在 莱比锡大学的化学实验室,是当时世界上物化的研究中心.杰 出的青年物理学家能斯特作助手.青年时代在他实验室工作科 学家有贝克曼,能斯特,阿累及乌斯,瓦尔等等
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)综合应用微观与宏观的研究方法, 主要有:热力学方法,统计力学方法和量 子力学方法.
热力学方法:
是宏观的方法,其研究对象是由 众多质点组成的 宏观体系,它以热力学三大定律为基础,用一系列体 系的宏观性质(热力学函数)及其变量描述体系从始 态到终态的宏观变化,而不涉及变化的细节和速率. 经典热力学方法只适用于平衡体系.
要明确每一章的主要内容,主要解决什么问题, 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, 方法,引出什么定律,有什么用途,公式的使用条件是什 这些问题在开始学习时,可能还不太清楚, 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, 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, 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.
0.3 物理化学课程的学习方法
(1)注意逻辑推理的思维方法,反复体会感性认识 和理性认识的相互关系. (2)抓住重点,自己动手推导公式. (3)多做习题,学会解题方法.很多东西只有通 过解题才能学到,不会解题,就不可能掌握物理 化学. (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.
统计力学方法:
它主要是运用微观研究手段,把统计描述与量子 力学原理结合起来, 用概率规律计算出体系内部 大量质点微观运动的平均结果,从而解释宏观现 象并能计算一些热力学性质.
量子力学方法:
用量子力学的基本方程 (E.Schrodinger方程)求解组成体系的 微观粒子之间的相互作用及其规律,从而 揭示物性与结构之间的关系.
二十世纪迅速发展:新测试手段和新的数据处理方 法不断涌现,形成了许多新的 分支学科,如:热化学,化学 热力学,电化学,溶液化学, 胶体化学,表面化学,化学动 力学,催化作用,量子化学和 结构化学等.
黄子卿 李远哲
唐有祺
徐光宪 查全性 田昭武 田中群 李灿
03 怎样学好物理化学课程?
1.抓住重点,在理解上下功夫 抓住重点,
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物理化学简明教程
彭志光
中南大学化学化工学院
zhgpeng@ zhgpeng@
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 物理化学课程的学习方法
0.1 物理化学的研究对象和重要意义
物理化学 :从研究化学现象和物理现象之间的相 互联系入手,借助数学和物理学的理论从而探求 化学变化中具有普遍性的包含宏观到微观的基本 规律(平衡规律和速率规律).在实验方法上主 要采用物理学中的方法. 作为化学的理论基础,物理化学主要由化学 热力学,统计热力学,化学动力学,结构化学四 大支柱组成.
2.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, 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 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.
参考书
傅献彩等编,《物理化学》 傅献彩等编,《物理化学》,第四版,高等教育 出版社出版,1990.10. 出版社出版,1990.10. 胡英,吕瑞东,刘国杰,叶汝强等编,《物理化 胡英,吕瑞东,刘国杰,叶汝强等编,《 学》,高等教育出版社出版,1999.11. ,高等教育出版社出版,1999.11.
生物化学家应用动力学研究酶反应, 生物化学家应用动力学研究酶反应,应用热力学 原理研究生物能,渗透作用,膜平衡及确定生物 大分子的分子量. 材料科学家利用热力学原理去判断各种材料的稳 定性及合成某种新材料的可能性,应用光谱方法 确定材料的结构和性能,应用动力学,统计热力 学原理去研究聚合反应等. 总之,物理化学为生产实践和科学实验提供了理论 指导,从而使化学能更好地为生产实践服务.
物理化学的主要研究内容
(1) 化学热力学
研究化学变化过程(包括相变过程)
的能量转换及化学变化的方向和限度问题; (2) 化学动力学 响速率的因素; (3) 物质结构 物质的性质与其结构之间的关系问题 研究化学反应的速率和机理问题及影
0.2 物理化学的研究方法
(1)遵循"实践—理论—实践"的认识过程,
为什么我们要学习物理化学?
目的 物理化学主要是为了解决生产实际和科学实 验中向化学提出的理论问题,揭示化学变化的本质, 更好地驾驭化学,使之为生产实际服务.
应用举例:
如有机化学家应用动力学探索反应机理, 应用结构化学知识研究反应中间体的结 构和稳定性; 无机化学家应用热力学原理研究无机材 料的性质及稳定性; 分析化学家应用光谱分析确定未知样品 的组成.
物理化学的建立与发展
十八世纪开始萌芽:从燃素说到能量守恒与转化 定律.俄国科学家罗蒙诺 索夫最早使用"物理化学 "这 一术语.
十九世纪中叶形成:1887年俄国科学家W.Ostwald (1853～1932)和荷兰科学家 2～1911) 合办了第一本"物理化学杂志" (德文).