1化学热力学基础

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1、主要内容●化学的地位、作用与研究对象●化学的分支●化学研究的目的绪论1化学是在原子和分子层次上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律和变化过程中能量关系的学科。研究对象与范围对象:原子、分子、晶体、各种天然与人工合成大分子。内容:组成、结构、物理与化学性质、制备方法与工艺；物质各种聚集状态（包括晶体、非晶体、流体、等离子体、介观与纳米态）下的性质、功能与应用。一、化学的地位、作用及研究对象2化学研究对象的八个层次原子层次：包括核化学、放射化学等分子片：高分子单体、蛋白质中的氨基酸分子：独立存在的有一定化

2、学特性的微粒超分子：两个以上分子通过非化学键结合生物分子：包括生物化学、基因化学等宏观聚集态

3、：晶体化学、溶液和胶体化学介观聚集态：纳米化学、溶胶-凝胶化学复杂分子体系：分子开关、分子芯片等3化学变化的特点：在原子核组成不变的情况下，发生了原子组成或原子、离子等结合方式的质变，这种质变是由于分子中原子外层电子的运动状态的改变引起的4无机化学、有机化学、分析化学、物理化学和高分子化学等；应用方面(交叉边缘学科)有燃料化学、环境化学、材料化学、生物化学、放射化学、激光化学、地质化学、计算化学、能源化学、绿色

4、化学、化学信息学、纳米化学、化学生物学等。普通化学作为一门基础课程，是对化学科学各分支的基础知识作一整体的介绍。二、化学的分支学科：5无机化学：无机物有机化学：碳氢化合物及衍生物分析化学：测量和表征物理化学：所有物质系统的理论基础高分子化学：高分子化合物若干新分支：环境化学、核化学等等化学的分支学科6★化学对国民经济的支撑作用能源：开发新能源材料：新材料仪器仪表：发达与否的标志国防现代化：高科技国防材料、燃料★化学对提高国民生活质量的作用医药：控制人口数量，克服疾病农业：改善人民基础生活水平三、化学研究

5、的目的7化学热力学基础第1章8本章学习要求：了解定容热效应(qv)的测量原理。熟悉qv的实验计算方法。了解状态函数、反应进度、标准状态的概念和热化学定律。理解等压热效应与反应焓变的关系、等容热效应与热力学能变的关系。掌握标准摩尔反应焓变的近似计算。了解能源的概况，燃料的热值和可持续发展战略。9一、几个基本概念作为研究对象的那一部分物质；系统之外，与系统密切联系的其它物质。1.系统与环境：§1.1基本概念两者之间可由具体的或假想的界面分开。10封闭系统：系统与环境间只有能量的传递，没有物质的传递。孤立系统

6、：系统与环境间既没有能量的传递，也没有物质的传递。孤立系统是一种科学的抽象，对于科学研究有重要意义。敞开系统：系统与环境间既有能量的传递，也有物质的传递。根据系统与环境之间有无物质和能量的交换分为三类：系统的分类：11例如：（a)(b)(c)敞开系统封闭系统孤立系统12应用相的概念需区分：*1）相与态的概念不同；2相：单相（均匀）系统:只有一个相,如NaCl溶液,碘酒系统中任何物理和化学性质完全相同与其它部分有明确界面而分隔开来的任何均匀部分。多相（不均匀）系统:两个或两个以上的相。如一杯水中浮有几块冰

7、，水面上还有水蒸气。(三相)油浮在水面上组成的系统,只有一态-----液态，但有两相。132）相的存在和物质的量的多少无关；3）通常任何气体均能无限混合，所以系统内不论有多少种气体------单相系统。例如冰不论是1kg还是0.5kg，是一大块还是一小块，都是一相。4）液体：单相，多相（CCl4+H2O)5）固体：单相（固溶体），多相多组分思考：1)101.325kPa，273.15K(0°C)下，H2O(l),H2O(g)和H2O(s)同时共存时系统中的相数为多少。2)CaCO3(s)分解为CaO(s

8、)和CO2(g)并达到平衡的系统中的相数。答：1）在此条件下，存在3相（气、液、固各一相；2）3相（气体1相，固体2相）143.状态与状态函数(1)对一系统，各种性质都有确定数值，该系统的状态便被确定；反之，当系统状态已确定时，该系统的各种性质也必都有确定的值。描述系统状态的物理量称状态函数。p、V、T、U、H、S、G状态：用来描述系统的物理性质和化学性质的总和，诸如T、p、V、m、组成等，是由一些宏观的物理量所确定的。例如气体的状态是由T、p、V、n来描述的。状态函数的特征：15(2)在系统状态变化时

9、，状态函数的改变量只与系统的始、末态有关而与变化过程的具体途径无关。途径1途径2即：X=X2-X110℃30℃50℃16按状态函数的性质：1）广度性质（容量性质）：当系统分割成若干部分时，系统的某性质为各部分性质之和，加和性。V,m,S,H,U2）强度性质：无加和性。T,ρ174.过程与可逆过程过程：系统状态发生的变化。途径：实现这个过程的具体步骤。12一个过程可以由多种不同的途径来实现。热力学可逆过程：系统经过某状态1变到状态2后，当系