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。

1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。188年起拉乌尔等先

后发现溶液凝固点降低、沸点升高(蒸气压下降) 以及渗透压的“依数性”规律及其数学表示式。1886年范霍夫写出《气体和稀溶液体系的化学平衡》，以荷

兰文发表在一份不太出名的期刊上，文章对酸、碱、盐溶液的异常渗透压提出了修正公式，引入了修正系数；同时将稀溶液与理想气体进行了类比，认为稀溶液溶质分子冲击半透膜产生渗透压的机理同气体分子冲击器壁产生气压的机理有着相似性，从而解释了渗透压公式与理想气体状态方程的相似数学表达形式。至此，阿累尼乌斯1887年《物理化学杂志》创刊号上发表电离学说的成熟理论的条件已经完全具备。

1803一1804年道尔顿提出原子学说，建立“化学原子论’的实验基础。

1803年道尔顿根据长期观测大气组成发现分压定律，并借用古希腊的哲学原子

说提出原子的称谓。但他与哲学原子说的不同的是他提出了世界上第一张原子

量表，使得原子学说有了定量描述。但道尔顿的化学原子论在事实上还是认为

原子是不可再分的。1804年道尔顿又发现倍比定律并用原子学说给予成功的解释，为原子学说找到间接的实验基础而得以确立。原子论促成化学从杂乱无章

的定性的描述化学阶段发展转到定量的解释化学的近代化学阶段，这是物理化

学作为边缘学科与其它化学分支的不同之处。原子论体现了物理化学的学科特点，为物理化学的形成和发展奠定了基础。1864年元素周期表(系)的发现标志

着原子学说的成熟，又为物理化学的形成奠定了坚实的理论基础。

第二次世界大战后到60年代期间，物理化学以实验研究手段和测量技术，特别是各种谱学技术的飞跃发展和由此而产生的丰硕成果为其特点。电子学、

高真空和计算机技术的突飞猛进，不但使物理化学的传统实验方法和测量技术

的准确度、精密度和时间分辨率有很大提高，而且还出现了许多新的谱学技术。光谱学和其他谱学的时间分辨率和自控、记录手段的不断提高，使物理化学的

研究对象超出了基态稳定分子而开始进入各种激发态的研究领域。光化学首先

获得了长足的进步，因为光谱的研究弄清楚了光化学初步过程的实质，促进了

对各种化学反应机理的研究。这些快速灵敏的检测手段代化学阶段, 这正是物理化学作为边缘学科不同于其它化学分支之处。原子论体现了物理化学的学科

特点, 为物理化学的形成和发展提供了一个胚芽或基础。1864年元素周期表(系)的发现标志着原子学说的成熟, 并为物理化学的形成奠定了坚实的理论基础。

1811年阿佛加德罗提出分子假说: 他根据盖吕萨克“气体反应体积定律” 进行合理推论, 引入“分子”概念, 认为原子是物质参加化学反应的最小质点；而分子是物质保持原有一切化学性质的最小质点，分子由原子组成。他同时还

提出“ 同温同压同体积的气体含有同数目的分子”, 即阿佛加德罗定律。此外, 1814年安培也提出了分子假说。经过1827年布朗运动的发现和1860年康尼查

罗及1864年L.迈耶尔对分子学说的论证和宣传，分子学说得以公认，成为物

理化学的基础理论，但它和道尔顿的“化学原子论”不同，不属化学范畴, 而属物理学的范畴，是“化学物理”的早期萌芽或叫“准化学物理”。此间焦耳，克劳修斯和麦克斯韦共同完成了十八世纪伯努利和罗蒙诺索夫创立了的全子运

动学说。

2物理化学的发展史

在1752年，“物理化学”这个概念被俄国科学家罗蒙索诺夫在圣彼得堡大

学的一堂课程（A Course in True Physical Chemistry）上首次提出。

物理化学作为一门学科的正式形成是从1877年德国化学家奥斯特瓦尔德和荷兰化学家范托夫创刊的《物理化学杂志》开始的。

从这一时期到20世纪初，物理化学以化学热力学的蓬勃发展为其特征。