物理学发展历史

物理化学发展

世界的物理化学发展历史

在1752年，“物理化学”这个概念被俄国科学家罗蒙索诺夫在圣彼得堡大学的一堂课程（A Course in True Physical Chemistry）上首次提出。

任何学科的建立与发展都与人类认识自然和生产生活的需要有着密切联系。从18世纪开始，对燃烧现象的认识和利用燃烧反应产生的热作为动力的蒸气机的产生促进了热力学和热化学的研究。到了19世纪，伏特(A Volta，1745－1827)发明电池和法拉第(M Faraday, 1791－1867)发现电解定律促进了电化学的发展；古德贝格(C M Guldberg, 1836－1902)和瓦格(P Waage, 1833－1900)确立的质量

作用定律促进了化学动力学的发展；格雷厄姆(T Graham, 1805－1869)提出胶体的概念促进了胶体化学的发展。到了19世纪70年代，物理化学作为一门学科已正式形成。因此，奥斯特瓦尔德(F W Ostwald, 1853－1932)和范特霍夫(J H Van't Hoff, 1852－1911)在1877年创立了《物理化学杂志》。

19世纪到20世纪初是化学热力学的发展和成熟时期，热力学第一定律和热力学第二定律被广泛应用于各种化学系统，特别是溶液系统的研究。在此期间，阿累尼乌斯(S A Arrehnius, 1859－1927)提出了电解质的电离学说，路易斯(G N Lewis, 1875－1946)提出了处理非理想系统的逸度和活度概念以及测定方法，吉布斯(J W Gibbs, 1839－1903)提出了多相平衡系统的研究方法和相律，范特霍夫研究了化学平衡，能斯特(W H Nernst, 1864－1941)发现了热定理，德拜(P J W Debye, 1884－1966)和休克尔(E. Hückel,1896－)提出了强电解质溶液的离子互吸理论，塔费尔(J Tafel)提出了氢的超电势理论。到了20世纪20年代，经典热力学即平衡态热力学已经完善。到了20世纪70年代初，普里戈金(I Prigogine,1917－2003)等提出的耗散结构理论促进热力学从平衡态扩充到对非平衡态的研究。

化学动力学的研究起源于19世纪末期，阿累尼乌斯首先提出了化学反应活化能的概念。到了20世纪初，博登斯坦(M Bodenstein, 1871－1942)和能斯特提出了链反应机理，辛歇乌德(C N Hinshelwood，1897－1967)和谢苗诺夫(N Semyonov，1896－1986)发展了自由基链式反应动力学。到了20世纪60年代，随着激光技术的出现和实验技术的不断提高，动力学从宏观走向微观和超快速反应动力学的研究。微观动力学和激光化学是目前最活跃的研究领域之一。在实验中不但能控制化学反应的温度和压力等条件，同时还能对反应物分子的内部量子态、能量和空间取向实行控制。目前的反应时间分辨率已达到费秒数量级。若时间分辨率再提高到2～3个数量级，人类将有可能彻底认识和操控反应过程。

20世纪是结构化学的重要发展时期。20世纪初，劳厄(M Laue，1879－1960)和

布拉格(W H Bragg，1862－1942)对X射线晶体结构的研究奠定了近代结晶化学的基础。量子力学的兴起又促进了对分子微观结构的认识。鲍林(L Pauling,

1901-1994)等提出的杂化轨道理论以及氢键和电负性等概念；路易斯提出的共价键概念；鲍林和斯莱脱(J C Slater)完善的价键方法；穆利肯( R S Mulliken，1896—1986)和洪特(F Hund，1896－)发展的分子轨道方法；使价键法和分子轨道法成为近代化学键理论的基础。到了50年代以后，实验技术的发展促进了从基态稳定分子进入各种激发态结构的研究。同时，在测定复杂生物大分子晶体结构如青霉素、维生素B12、蛋白质、胰岛索和脱氧核糖核酸的螺旋体构型等方面获得成功。电子能谱的出现又使结构化学研究能够从物体的体相转到表面相，对于固体表面和催化剂而言，这是一个非常有效的研究方法。结构化学的研究对象正从一般键合分子扩展到准键合分子、范德华分子、原子簇、分子簇和非化学计量化合物。

随着计算机技术的发展，物理化学的分支－量子化学应运而生。福井谦一(K Fukui，1918～1998)提出的前线轨道理论以及伍德沃德(R B Woodward，1917～1979)和霍夫曼(Hoffmann，1937～)提出的分子轨道对称守恒原理的建立是量子

化学的重要发展。波普尔(J A Pople，1925～)发展的半经验和从头计算法为量子化学的广泛应用奠定了基础。目前，量子化学已成为研究分子和材料性质的重要方法之一。

材料的性能不仅与结构有关，同时还与分散度有关。传统上，人们比较重视宏观物质和分子分散的微观系统的研究，对分子聚集体构成的介观领域如胶体和粗分散系统亦有所研究，但侧重在液相和气相分散系统，而对固相分散系统重视不够。到了20世纪80年代以后，人们才对这个领域重视起来，发现了许多奇异现象。目前，三维尺寸在1～1000nm的纳米系统已成为材料、化学、物理等学科的前沿研究热点

中国的物理化学发展历史。

中国物理化学的发展历史，以1949年中华人民共和国成立为界，大致可以分为两个阶段。在30～40年代，尽管当时物质条件薄弱，但老一辈物理化学家不仅在化学热力学、电化学、胶体和表面化学、分子光谱学、X射线结晶学、量子化学等方面做出了相当的成绩，而且培养了许多物理化学方面的人才。

1949年以后，经过几十年的努力，在各个高等学校设置物理化学教研室进行人才培养的同时，还在中国科学院各有关研究所和各重点高等学校建立了物理化学研究室，在结构化学、量子化学、催化、电化学、分子反应动力学等方面取得了可喜的成绩。

我国的杰出物理化学家:刘纪树,李方训,孙承谔,黄子卿等.

物理化学的定义

物理化学是一门从物理学角度分析物质体系化学行为的原理、规律和方法的学科，

可谓近代化学的原理根基。物理化学家关注于分子如何形成结构、动态变化、分子光谱原理、平衡态等根本问题，涉及的物理学有热力学、动力学、量子力学、统计力学等。大体而言，物理化学为化学诸分支中，最讲求数值精确和理论解释的学科。

研究内容

物理化学的主要研究内容有三个方面：

1化学体系的宏观平衡性质：以热力学的三个基本定律为理论基础来研究宏观化学体系在气态、液态、固态、溶解态以及高分散状态的平衡物理化学性质及其规律性。属于这方面的分支学科有化学热力学、溶液、胶体和表面化学。

2化学体系的微观结构和性质：以量子理论为理论基础，研究原子和分子的结构，物体的体相中原子和分子的空间结构、表面相的结构，以及结构与物性的规律性。属于这方面的分支学科有结构化学和量子化学。

3化学体系的动态性质：研究体系中发生的化学变化过程的速率和变化机理。属于这方面的分支学科有化学动力学、催化、光化学和电化学。

物理化学的前沿

分子动态物理化学

分子设计与分子工程

表面与界面物理化学

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