高分子材料化学基础第八章 物理化学基础(一)绪论课件.ppt
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1、绪论:物理化学,物理化学基本内容,张江树(1898-1989),“南张北黄”,1952年,中央人民政府委任张江树为华东化工学院(我国第一所高等化工院校)院长,华化于1960年10月被列为全国重点院校。,1945年,他编写的理论化学实验一书问世了,这是我国化学家编写并出版的第一本物理化学教材。1959年,由他主编的物理化学与胶体化学一书由高等教育出版社正式出版,成为我国第一部供工科大学使用的物理化学统编教材,它为以后高等院校化工教材的编写奠定了基础。,物理化学基本内容,20世纪50年代,我国物理化学界先驱黄子卿先生:,黄子卿 教授(1900 1982),“物理化学是一门从物理现象和化学现象的联系
2、中找出物质变化基本原理的学科。”,物理化学基本内容,20世纪80年代初,唐有祺先生:,唐有祺 教授(1920),“化学学科中的一个重要学科,借助数学、物理学等基础学科的理论及其提供的实验手段,研究化学学科中的原理和方法,研究化学体系中最一般的宏观、微观规律和理论,是化学的理论基础。”,现代化学发展规律,物理化学发展简介(1),1887年德文物理化学杂志创刊到20世纪20 年代化学热力学理论的成熟宏观化学反应速率理论的建立,借助物理学中力学、热学及气体分子运动论解决化学平衡和化学反应速率问题,物理化学发展简介(2),20世纪20 年代至60年代原子结构理论的创立X射线的发现量子力学的创立(氢分子
3、问题),进入物质微观结构及化学基元反应速率理论的探索阶段,提出化学键理论、化合物的微观结构、催化反应机理等,物理化学发展简介(3),20世纪60 年代至今计算机、波谱仪器扫描隧道显微镜、原子力显微镜电子技术、激光技术,向纵深发展:分子稳态、基态到瞬态、激发态;单一分子结构到分子间相互作用细节;体相到界面相;化学体系扩展到生物化学体系及远离平衡态的耗散结构等,强化对体系、反应在分子水平上的精细物理化学研究,强化对特殊集合态的物理化学研究,数学、物理理论与方法,高精尖现代谱学,衍射分子束,计算机技术,生命科学,材料科学,分子动态物理化学,表面、界面物理化学,非平衡态物理化学,分子反应动力学,分子激
4、发态谱学,新型簇体系的物理化学,有序组合体的物理化学,纳米材料的物理化学,催化、电极、超导等材料,蛋白分子工程,分子设计与分子工程,表面分子工程,结合各类化学体系,国计民生,结合各类化学体系,物理化学的地位与作用,物理化学具有对其他化学学科的辅助作用观察问题透过现象认识本质的引申作用对拓展思维、创新知识的指导作用,物理化学的地位与作用,Alfred Nobel1833-1896,20世纪以来在135位获得诺贝尔化学奖的科学家中,有85位是物理化学工作者,约占63%。这说明物理化学造诣精深的学者,其思路开阔,探索深入;在各交叉学科之间,常能碰撞出新的思想火花,创造出超前的科研成果。而且这种趋势还
5、在增强。,物理化学的构成,物理化学的研究方法,物理化学的两个研究角度(1)宏观:物质运动宏观性质及其变化,不涉及 分子个体(2)微观:研究分子的行为连接宏观微观的桥梁 统计力学 统计平均大量分子行为,得到物质体系 宏观行为,1.反应-能量:化学热力学(Chemical Thermodynamics),化学反应的能量效应,也就是能量守衡原理;化学反应的方向和限度,解决某个预想反应是否能够进行,一旦进行到什么程度为止,即能量最低原理。这些是化学热力学需要解决的问题,这门学科采用宏观的研究方法。,2.速度-机理:化学动力学(Chemical Kinetics),研究化学反应实际经历的历程和反应速率,
6、以及外界因素对反应控制步骤的影响。这门学科称为化学动力学,采用宏观和微观的研究方法。,3.性质-结构:结构化学(Structural Chemistry),任何物质的性质都是其结构特征的反映;反之,由其性质又可推测其结构。这门学科叫做结构化学,采用微观的研究方法。,4.原子-键能-构型:量子化学(Quantum Chemistry),从量子力学的概念出发,建立微观粒子的薛定谔方程,通过严格的数学推导,加入化学反应实验参数,计算各类化学键能及各种效应,确定物质的空间构型。这门学科叫做量子化学,采用微观的研究方法。,5.宏观-微观:统计热力学(Statistical Mechanics),物质的宏
7、观性质都是大量微观粒子个性集合所表现出的统计平均的结果。宏观性质与微观性质有本质的差别,是从量变到质变的过程。联系宏观性质和微观性质的科学桥梁,称为统计热力学。,物理化学基本内容,化学现象与物理现象紧密相关,随着科学发展这种关系将更加密切化学反应的本质问题可以用物理的理论、数学的方法去解决,催化基础 电化学基础 分子动态学 生物大分子 药物大分子,现代物理化学的基本内容,当代最受人们重视的物理化学问题,物理化学课程的学习方法,学习目的拓宽知识面、扎实专业基础培养独立工作能力、自学能力掌握实验方法及技能,理论联系实际 解决实际问题,物理化学课程的学习方法,学习方法:思路和方法“举一反三”“学中用
8、”和“用中学”,物理量的含义相互关系适用条件 建议:博览群书!,中文参考资料,傅献彩等编,物理化学(第四版),高等教育出版社,1992。韩德刚等编,物理化学,高等教育出版社,2001。江逢霖等译,基础物理化学,复旦大学出版社,1990。胡英主编,物理化学(第四版),北京:高等教育出版社,1999。印永嘉,奚正楷,李大珍编.物理化学(第三版).北京:高等教育出版社,1992。宋世谟 物理化学(第四版),北京:高等教育出版社,1998,原版参考资料,P.W.Atkins,Physical Chemistry.6th ed.,Oxford University Press,1998.I N Levi
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