物理化学多媒体电子教案

2006.09 高 等 教 育 出 版 社沈 文 霞 主 持 研 制与 南 京 大 学 化 学 化 工 学 院 编 的“ 物 理 化 学 ” 第 五 版 配 套第 二 版 物 理 化 学 课 程 使 用 的 教 材物 理 化 学傅 献 彩 ,沈 文 霞 ,姚 天 扬 ,侯 文 华 编2006第 五 版高 等 教 育 出 版 社南 京 大 学 化 学 化 工 学 院 绪 论 0.1 物 理 化 学 的 建 立 与 发 展 0.2 物 理 化 学 的 目 的 与 内 容 0.3 物 理 化 学 的 研 究 方 法 0.4 物 理 化 学 课 程 的 学 习 方 法 0.1 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 (1711-1765)最 早使 用 “ 物 理 化 学 ” 这一 术 语 。 0.1 物 理 化 学 的 建 立 与 发 展 1887年 德 国 科 学 家 W.Ostwald和 荷 兰 科 学 家 J.H. vant Hoff 合 办 的 “ 物 理 化 学 杂 志 ” (德 文 ） 创 刊 。 W. Ostwald (1853 1932) J. H. vant Hoff (1852 1911) 0.1 物 理 化 学 的 建 立 与 发 展20世 纪 前 期 迅 速 发 展 界 面 化 学热 化 学电 化 学 化 学 热 力 学物 理 化 学溶液化学胶体化学化 学 动 力 学 催化作用 量子化学结 构 化 学 新 测 试 手 段 和新 数 据 处 理 方 法 不断 涌 现 形 成 了 许 多新 的 分 支 领 域 ，如 ： 0.1 物 理 化 学 的 建 立 与 发 展20世 纪 中 叶 后 发 展 趋 势 和 特 点 ：(1) 从 宏 观 到 微 观(2) 从 体 相 到 表 相(4) 从 定 性 到 定 量(5) 从 单 一 学 科 到 边 缘 学 科(6) 从 平 衡 态 的 研 究 到 非 平 衡 态 的 研 究(3) 从 静 态 到 动 态 0.1 物 理 化 学 的 建 立 与 发 展 只 有 深 入 到 微 观 ， 研 究 分 子 、 原 子 层 次 的 运 动 规律 ， 才 能 掌 握 化 学 变 化 的 本 质 和 结 构 与 物 性 的 关 系 。(1) 从 宏 观 到 微 观宏 观(看 得 见 的 物 体 ) 介 观(纳 米 材 料 ) 微 观(原 子 、 分 子 )粒 子 膜 丝 管纳 米 0.1 物 理 化 学 的 建 立 与 发 展(2) 从 体 相 到 表 相 在 多 相 系 统 中 ， 化 学 反 应 总 是 在 表 相 上 进 行 。随 着 测 试 手 段 的 进 步 ， 了 解 表 相 反 应 的 实 际 过 程 ，推 动 表 面 化 学 和 多 相 催 化 的 发 展 。 0.1 物 理 化 学 的 建 立 与 发 展(3) 从 静 态 到 动 态 热 力 学 研 究 方 法 是 从 静 态 利 用 热 力 学 函 数 判 断变 化 的 方 向 和 限 度 ， 但 无 法 给 出 变 化 的 细 节 。 激 光 技 术 和 分 子 束 技 术 的 出 现 ， 可 以 真 正 地 研究 化 学 反 应 的 动 态 问 题 。 分 子 反 应 动 力 学 已 成 为 非 常 活 跃 的 学 科 。 0.1 物 理 化 学 的 建 立 与 发 展(4) 从 定 性 到 定 量 随 着 计 算 机 技 术 的 飞 速 发 展 ， 大 大 缩 短 了 数据 处 理 的 时 间 ， 并 可 进 行 自 动 记 录 和 人 工 拟 合 。 IR, FT-IR NMRESR ESCA 使 许 多 以 前 只 能 做 定 性 研 究 的 课 题 现 在 可 进行 定 量 监 测 ， 做 原 位 反 应 ， 如 ： 利 用 计 算 机 还 可 以 进 行 模 拟 放 大 和 分 子 设 计 。 0.1 物 理 化 学 的 建 立 与 发 展(5) 从 单 一 学 科 到 边 缘 学 科 化 学 学 科 内部 及 与 其 他 学科 相 互 渗 透 、相 互 结 合 ， 生 物药 学 天 文 医 学化 学计 算 材 料计 算化 学 生 物化 学药 物化 学 材 料化 学天 体化 学 医 用化 学形 成 了 许 多 极具 生 命 力 的 边缘 学 科 ， 如 ： 0.1 物 理 化 学 的 建 立 与 发 展 平 衡 态 热 力 学 只 研 究 平 衡 态 和 可 逆 过 程 的系 统 ， 主 要 研 究 封 闭 系 统 或 孤 立 系 统 。(6) 从 平 衡 态 的 研 究 到 非 平 衡 态 的 研 究 对 处 于 非 平 衡 态 的 敞 开 系 统 的 研 究 更 具 有实 际 意 义 。 自 1960年 以 来 ， 逐 渐 形 成 了 非 平 衡态 热 力 学 这 个 学 科 分 支 。 Prigogine对 非 平 衡 态 热 力 学 有 突 出 贡 献 ， 这 个学 科 分 支 成 为 当 前 理 论 化 学 的 研 究 前 沿 之 一 。 0.2 物 理 化 学 的 目 的 和 内 容什 么 是 物 理 化 学 ? 研 究 所 有 物 质 系 统 的 化 学 行 为 的 原 理 、 规 律和 方 法 的 学 科 。 涵 盖 从 宏 观 到 微 观 与 性 质 的 关 系 、 规 律 、 化学 过 程 机 理 及 其 控 制 的 研 究 。 物 理 化 学 是 化 学 以 及 在 分 子 层 次 上 研 究 物 质变 化 的 其 他 学 科 领 域 的 理 论 基 础 。 0.2 物 理 化 学 的 目 的 和 内 容什 么 是 物 理 化 学 ?化 学 反 应原 子 、 分 子 间 的 分 离 与 组 合热 电光 磁温 度 变 化压 力 变 化体 积 变 化 化 学物 理 学密不可分相 态 变 化 0.2 物 理 化 学 的 目 的 和 内 容物 理 化 学用 物 理 的 理 论 和 实 验 方 法研 究 化 学 变 化 的 本 质 与 规 律物 理 现 象 化 学 现 象 0.2 物 理 化 学 的 目 的 和 内 容物 理 化 学 主 要 研 究（ 1） 化 学 变 化 的 方 向 和 限 度 问 题 各 种 因 素 如 温 度 、 压 力 和 浓 度 等 对 化 学 变 化的 影 响 等 。 这 类 问 题 属 于 化 学 热 力 学 的 范 畴 。（ 2） 化 学 反 应 的 速 率 和 机 理 问 题 外 界 条 件 如 温 度 、 压 力 、 浓 度 和 催 化 剂 等 对反 应 速 率 的 影 响 。 这 属 于 化 学 动 力 学 的 范 畴 。（ 3） 物 质 结 构 与 性 能 之 间 的 关 系 研 究 这 类 问 题 有 结 构 化 学 和 量 子 化 学 两 个 分 支 0.3 物 理 化 学 的 研 究 方 法采 用 归 纳 法 和 演 绎 法 这 一 对 逻 辑 方 法按 照 “ 实 践 认 识 再 实 践 再 认 识 ” 的 形式 ， 往 复 循 环 以 至 无 穷常 用 的 研 究 方 法 有 ：实 验 的 方 法 ， 归 纳 和 演 绎 的 方 法 ，模 型 化 方 法 ， 理 想 化 方 法 ， 假 设 的 方 法 ，数 学 的 统 计 处 理 方 法 等 等 0.4 物 理 化 学 课 程 的 学 习 方 法（ 1） 扩 大 知 识 面 ， 打 好 专 业 基 础（ 2） 提 高 自 学 能 力 ， 培 养 独 立 工 作 能 力1。 抓 住 每 章 重 点2。 掌 握 主 要 公 式 的 物 理 意 义 和 使 用 条 件3。 课 前 自 学 ， 认 真 做 笔 记 ， 及 时 复 习4。 注 意 章 节 之 间 的 联 系 ， 做 到 融 会 贯 通5。 重 视 做 习 题 ， 培 养 独 立 思 考 的 能 力 ， 检 查自 己 对 课 程 内 容 的 掌 握 程 度 。