物理化学ii报告1

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1、物理化学II周学习内容总结1孙丹阳之前因为正好遇到考试周，没有来得及写物理化学的总结报告，所以从冬学期开始。物理化学I的主要学习内容和概念如下：统计热力学的内容，基于微观來讨论宏观问题。主要内容有：1、单分子能级结构。讨论量子力学屮的平动、转动、振动能级以及电子能级。2、多分子系统的分布。其屮包括任一宏观状态的权重计算，最可儿分布，和玻尔兹曼熵（讨论熵增加原理以及温度的定义），波尔兹曼分布。3、由微观系统讨论能量与熵的计算。其巾包括配分函数的定义与计算，能量的定义与热能的计算，熵的计算（离域子与定域子）。4、热力学第一定律与热力学第一定律。热力学第零定律（接触定律）

2、，热力学第一定律，以及功与热的计算，可逆过程、绝热过程中内能、功、热的计算，由热的计算引申出来的定容热容Cv与定压热容Cp，焓变H的定义。5、热力学第二定律与熵的计算。热力学笫二定律的定义，熵的定义与计算（环境熵、系统熵的计算），由此得到熵判据（克劳修斯不等式），以及亥姆崔兹自巾能A和吉布斯自由能G作为判据使用的条件。6、热力学基本方程（麦克斯韦方程组）。讨论n恒定和n可变的系统下的热力学基本方程，其中涉及到化学势的定义。本周的主要学习内容是：从物理化学II开始，走向宏观系统，开始讨论热力学第二定律在宏观中的应用。本周的主要内容是讨论分子间的相互作用。分子间相互作用

3、的定义是：分子间相互作用产生于分子对彼此电子分布的微扰，而不在实质上改变电子的归属。分子间相互作用与物质的物理状态（是气态还是液态、同态）有很大关系。在气态时,相互作用能近似为0;固态吋，平动和转动不存在，分子一切的运动都是振动，因此有很强的相互作川能;液态是最不好处理的状态，介于固态和液态之间，平动和转动转化为一种“类振动”的运动。课堂上讨论了固体和液体的相互作用能与相互作用熵。相互作用能主要是通过经典电磁学来计算。课堂上讲解了两种相互作用模型：1、点电荷模型一一离子间的相互作用。相互作用能为：cq+q-e=4^72、偶极作用一一偶极分子与偶极分子间的相互作用。相

4、互作用能为：E=4^其中0：和02分别为两个偶极分子的偶极矩。关于偶极矩，其定义为：一个中性分子处于某一特定构型吋，其负电荷中心与正电荷中心的距离d乘以正电荷巾心所带的电荷量S:中=Sd偶极矩常用单位为D（德拜Debye）,ID大约为3.335x10_3GC•m。而对于偶极分子，正电荷中心的带电量等于负电荷中心的带电量。偶极矩有以下儿个要点：1、极性分子：极性分子即其电子云的中心分子量和核电荷中心不重合，通常会讨论几个分子的偶极矩大小比较。2、永久偶极、诱导偶极和瞬间偶极。永久偶极：见上。诱导偶极：诱导偶极矩的大小决定于原子核外电子云对外电场的响应能力，即分子的极化

5、率（a'），数学上，极化率定义为诱导偶极与外电场强度（Z）的比值：=a'l瞬间偶极：一个分子瞬间偶极出现的频率与瞬间偶极出现的大小决定于分子内部的变形性，分子的电子云变形性主要通过价电子层的电子云形变来实现。其•相互作用能有关系式:4ner6分子间相互作用分为吸引相互作用和排斥相互作用。排斥相互作用的主要原因是量子效应（即Pauli不相容原理）。分子间相互作用的势能公式称为L-J势，公式可描述为：AB吸引作用反比于分子间距离r的六次方，排斥作用反比于分子间距离r的十二次方。接下来讨论了固体（晶体）与液体间相互作用的差异，老师举了如下的例子：物质名称m.p/°C熔融/

6、kJ•mo1正十八烷3662苯并芘17916Csl70026疑问是为什么Csl和苯并芘的熔点这么高，而熔融焓却远远比正十八烷小。老师认为是因为在固体状态下，正十八烷是链型分子，相互作用能很大，其液态时，正十八烷分子会转化为单个分子一团一团的状态，相互作用能远远变小，因此焓变很大。而苯并芘和Csl的熔融状态和固态的分子间的状态很接近，因此熔融焓变很小。因此相互作用能更多与焓变有关。对于链型分子，其相互作用能公式可写作：E=A•Cn—B式中，Cn为碳原子数0,A、B皆为常数。接下来讨论了相互作用熵。相互作用熵是指从自由分子出发，由分子间相互作用带来的熵的改变。计算方法为

7、从理想气体出发，考察自由度的演化。对于晶体和液体，其平动、转动等自由度处理如下表。理想气体晶体液体平动晶格振动（分子间振动），低频“类振动”转动晶格“摇摆”“摇摆振动”内旋转（波数100-200m1）晶格“摇摆”(1100-1300)不变