绪论

文章大纲

1. 1. 物理化学研究内容及对象
2. 2. 物理化学研究方法

物理化学研究内容及对象

1. 什么是物理化学?

   从化学现象与物理现象的联系去寻找化学变化的规律性,即用物理的理论和实验方法来研究化学的一般理论问题，即化学反应过程：

   • 能量的转换
   • 方向、限度
   • 速率、机理

2. 物理化学的研究内容

   1. 科学体系
      • 化学热力学和统计热力学：研究化学变化的方向和限度、能量转换 —— 平衡性质
      • 化学动力学：化学反应的速率和机理
      • 物质结构：研究物质微观结构（化学键特征）与宏观性能（化学性能）的关系——结构化学
   2. 研究对象
      • 电化学反应性质（电能-化学能之间的转换）——电化学
      • 溶液性质——溶液化学
      • 表面性质——表面化学
      • 胶体性质——胶体化学

物理化学研究方法

1. 一般方法：一般自然科学研究方法

   • 模型：$\text{实验}\underset{\text{新实验验证}}{\overset{\text{结果}}{\rightleftharpoons}}\text{假设或建立模型}$
   • 归纳：个别$\Rightarrow$一般
   • 演绎: 一般$\Rightarrow$个别

2. 特殊方法

   1. 宏观（唯象）

      • 热力学方法

        状态函数法：始态$\Rightarrow$末态 $\Delta G_{T,P}=G_{末态}-G_{始态}$

        理想模型法：理想气体、理想溶液、卡诺循环、可逆过程、隔离体系

      • 动力学方法：

        $\begin{array}{c}\text{速率方程}\\ r= f(c_{A},c_{D}) \\\end{array}\Longleftrightarrow\begin{array}{c}\text{动力学方程}\\ c_{B}=f(t) \\\end{array}$

   2. 微观

      • 量子化学:电子运动规律化学键特征物理化学性质
      • 统计力学：$\begin{array}{c}\text{单个（少量粒子）}&\Rightarrow\text{大量粒子}\\\text{大量粒子微观运动}&\Rightarrow\text{宏观表现}\end{array}$
      • 微观动力学：分子反应动力学、过渡状态理论

3. 基本概念: 状态函数,强度性质,广度性质，热力学能，焓，熵，Gibbs自由能，Helmholtz自由能

4. 理想模型：理想气体，理想溶液，卡诺循环，可逆过程，隔离体系，实际过程加以校正（修正）