物理化学(绪论)ppt课件.ppt

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1、碰撞理论过渡态理论单分子反应习题课引言反应速率公式简单级数反应反应级数测定温度影响动力学绪论绪论0.1物理化学的目的和内容0.2物理化学的研究方法0.3物理化学的建立与发展0.4近代化学的发展趋势和特点0.5物理化学课程的学习方法物理化学—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。0

2、.1物理化学的目的和内容研究目的——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。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。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

3、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；一个化学反应在指定的条件下能否朝着预定的方向进行？若该反应能够进行，则它将达到什么限度(如理论转化率是多少)?外界条件如温度、压力、浓度等对反应有什么影响？如何控制外界条件朝着人们预定的方向进行？在反应中能量的变化关系怎样？如此等等。研究这类问题均属于化学

4、热力学范畴。主要解决变化的方向及与平衡（即限度）有关的一些问题。(2)化学动力学研究化学反应的速率和机理问题及影响速率的因素；这类问题属于化学动力学范畴，一是从宏观上研究浓度、温度、催化剂等外界条件对速率的影响，二是从微观上研究反应的机理（也称为反应历程，即反应的详细途径）。这部分内容主要考虑时间因素。(3)统计热力学用统计力学和量子力学方法研究平衡与速率的规律。它是联系物质微观与宏观上平衡与速率规律的桥梁。(4)物质结构物质的性质与其结构之间的关系问题。通过量子力学原理从微观的角度来探讨化学键的本质，并通过

5、对分子的电性质、磁性质和分子光谱的实验测定，来研究物质结构和性能间的关系。根据目前的教学计划，这一部分另设课讲授，本书不讨论。物理化学的目的一个化学工业过程可以表示为：从原料到反应物，温度压力或形态都可能有别，这一过程一般是物理过程，可称为预处理过程。此过程主要涉及能量交换问题，具体规律服从热力学第一、第二定律。第二过程是化学过程，反应在什么T,p下进行？能量如何变化，转化率或产率多高？这些由热力学中热化学与化学平衡规律决定；化学反应的快慢，是否需要催化剂，由化学动力学规律所决定。原料(T0,p0)→反应物(

6、T,p)→产物(T,p)→产品(T0,p0)第三过程主要是分离提纯的过程，气液组分涉及到蒸馏、精馏和萃取等操作过程，液固组分涉及到结晶、过滤和干燥等操作过程。这些操作都服从热力学中的相平衡规律。在化学过程中，除了热反应外，还有电化学反应，服从物理化学中的电化学规律。一些特殊反应，如光化反应、催化反应，都在动力学中介绍。在物理或化学变化中若产生表面效应，其相关的规律将在表面化学中介绍，研究体系高度分散后的性质及相关规律，这将在胶体化学中介绍。原料(T0,p0)→反应物(T,p)→产物(T,p)→产品(T0,p0

7、)通过对物理化学内容的介绍和对化学工业过程的分析，我们清晰地看到物理化学的目的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。物理化学是阐述化学工业及相关工业全过程物理及化学普遍性规律的一门学科。结论C(石墨)→C(金刚石)实现转变，热力学计算可得：298K　1.5×104Pθ0.2物理化学的研究方法（1）一般化学科学研究的基本程序都遵循“实验—经验规律—假说—理论—实践”的认识过程，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

8、个别的思维过程。如从理想气体状态方程的提出到范德华方程的建立就是遵循上述方法的。（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、量子力学方法、演绎归纳方法。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。