天津大学物理化学第五版-上册(第一章～第六章)

物理化学Physical Chemistry物理化学多媒体课件 孙雯1

绪

论2

Preface

一、什么是物理化学? 无机化学 分析化学

有机化学 生物化学

化学

物理化学

高分子化学3

物理化学是化学学科的一个分支

温度变化 压力变化

热化学反应

电 化学密 不 可 分

体积变化 状态变化

原子、分子间的分离与组合

物理学光 磁4

热学、电学、光学、磁学是物理学的重要分支

物理现象

化学现象

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5

二、物理化学要解决的问题

化学反应的方向与限度问题-热力学 化学反应进行的速率和机理问题-动力学 物质的性质与其结构之间的关系问题-物质 结构

三、物理化学研究的方法

热力学方法 量子力学的方法 统计的方法 6

物理化学课程的内容基本定律 热力学 应用 统计热力学 动力学 宏观动力学 微观动力学7

第一定律 相平衡 化学平衡

第二定律

多组分系统—溶液

可逆电池 表面化学 电极过程动力学

胶体

四、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 学家罗蒙诺索夫最早使 用“物理化学”这一术 语。 М В Ломоносов8

十九世纪中叶形成：1887年俄国科学家W.Ostwald(1853~1932)和荷兰科学家 J.H.van’t Hoff (1852~1911)合办了第一本“物理化学杂志” 。

J. H. van’t Hoff W. Ostwald (1852~1911) (1853~1932) 1887,J. of Physical Chemistry (in gunman)

二十世纪迅速发展：新测试手段和新的数据处理方法不断涌现，形 成了许多新的分支学科，如：热化学，化学热力学

,电化学，溶液化学，胶体化学，表面化学，化学动力学，催化作用，量子化学和结构化学等。

近代化学的发展趋势和特点：(1)从宏观到微观 (2)从体相到表相 (3)从定性到定量 (4)从单一学科到交叉学科 (5)从研究平衡态到研究非平衡态10

当今科学研究的四大方向：能源、材料 、环境、生命学科间相互渗透、 相互结合，形成了许 多极具生命力的边缘 学科，

化学与材料 化学与能源 化学与环境 化学与生命 化学与生活11

化学分支的重新划分生物化学 合成化学 测试化学 物理化学

五、对本门课程学习的要求

要注重对概念的理解与掌握 掌握公式的使用条件与记住公式同等重要 要善于归纳与总结 重视实践环节 每两次课交一次作业《物理化学》上、下册 (第五版) 南京大学物理化学教研室 傅献彩 《物理化学》上、下册 (第四版)胡英 《物理化学练习500例》 (第二版)李大珍 《物理化学解题指南》 李文斌(天大)

主要参考书

第一章 气体的 pVT 性质Chapter1 the pVT relationships of gases气体 物质的聚集状态 液体 固体 V 受 T、p 的影响较小 V 受 T、p 的影响很大

联系 p、V、T 之间关系的方程称为状态方程 物理化学中主要讨论气体的状态方程

气体

理想气体 实际气体

100℃、101325Pa下水蒸气的体积 大致是水体积的1603倍 其中气体的流动性好，分子间距 离大，是理论研究的首选对象。

§1.1 理想气体状态方程The State Equation of Ideal Gas

1. 理想气体状态方程低压气体定律： (1)玻义尔定律(R.Boyle,1662):

pV = 常数 (n,T 一定) (2)盖.吕萨克定律(J. Gay-Lussac,1808):V / T = 常数 (n, p 一定) (3)阿伏加德罗定律(A. Avogadro, 1811)

V / n = 常数

(T, p 一定)15

以上三式结合单位：p Pa V m3

理想气体状态方程 pV = nRT

T Kn mol

R J mol-1 K-1

R 摩尔气体常数mole gas constant R = 8.314510 J mol-1 K-116

R=8.314 J· K-1· mol-1 =0.08206 atm· l· K-1· mol-1 =1.987 cal · K-1· mol-1

理想气体状态方程也可表示为： pVm=RT pV = (m/M)RT以此可相互计算 p, V, T, n, m, M, (= m/ V)

理想气体：在任何温度与压力下都能严格服从理想气体状态方程的气体。17

过程方程

当理想气体经一过程从状态1变到状态2, 则 p1V1 p2V2 Rn1T1 n2T2

当n一定时，等 T下： p1V1=p2V2p/Pa

p1 p2 等V下 ： T1 T2V1 V2 等p下： T1 T2

V/m318

2. 理想气体模型及定义 (1)分子间力the modle and definition of ideal gas

吸引力 分子相距较远时，有范德华力；E吸引 -1/r 6 E排斥 1/r n

排斥力 分子相距较近时，电子云及核产生排斥作用。

Lennard-Jones理论：n = 12E总 A B E吸 引+E 排 斥= - 6 12 r r19

式中：A-吸引常数；B-排斥常数

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