三、物理化学的研究内容 1.化学热力学：化学变化的方向和限度问题 (Chemical Thermodynamics-Equilibrium) 反应的能量变化关系、反应的方向性、化学平衡、相平衡、 以及各种条件对平衡的影响 例：C(石墨)→C(金刚石) 298K,p=1atm,反应不能进行（△G>0) p=1.52×109Pa,反应可能进行（△G≤0） 14
三、物理化学的研究内容 1. 化学热力学：化学变化的方向和限度问题 (Chemical Thermodynamics - Equilibrium) 反应的能量变化关系、反应的方向性、化学平衡、相平衡、 以及各种条件对平衡的影响 例：C（石墨）→ C（金刚石） 298K，p = 1 atm，反应不能进行（∆G > 0） p = 1.52× 109 Pa，反应可能进行（∆G ≤ 0） 14
三、物理化学的研究内容 2.化学动力学：化学反应的速率和历程（机理）问题 (Reaction Kinetics-Change) 各种条件对反应速率的影响和控制；反应机理，中间步骤， 副反应；催化剂调节反应速率。 >例：合成氨反应N2+3H2→2NH3 化学热力学指出反应在何种条件可能正向进行，以及 平衡时产物的最大产率； 常温常压下，热力学可行（△G<0),但实际无产物 生成。 工业生产：T~500℃，p~20-50MPa,Fe基催化剂 实际反应体系需结合热力学和动力学两方面考虑。 15
三、物理化学的研究内容 2. 化学动力学: 化学反应的速率和历程（机理）问题 (Reaction Kinetics - Change) 各种条件对反应速率的影响和控制；反应机理，中间步骤， 副反应；催化剂调节反应速率。 例：合成氨反应 N2 + 3H2 → 2NH3 化学热力学指出反应在何种条件可能正向进行，以及 平衡时产物的最大产率； 常温常压下，热力学可行（∆G < 0），但实际无产物 生成。 工业生产：T ~ 500 oC, p ~ 20-50 MPa，Fe基催化剂 实际反应体系需结合热力学和动力学两方面考虑。 15
三、物理化学的研究内容 3.物质结构与性能之间的关系 。 结构化学：研究原子、分子和晶体等物质的微观结构以及结构 和宏观性质的关系。 ·量子化学：量子力学基本方程(Schrδdinger方程)求解组成 体系的微观粒子之间的相互作用及其规律，从而揭示物性与结 构之间的关系，分子结构和化学键。 >例如： √具有特殊性能的材料，如耐高温、高压材料；耐腐蚀材料： 如超导材料、纳米材料，生物活性。 √物质结构知识→设计合成新材料 √了解化学热力学和动力学的本质问题，必须了解物质结构 16
3. 物质结构与性能之间的关系 • 结构化学：研究原子、分子和晶体等物质的微观结构以及结构 和宏观性质的关系。 • 量子化学：量子力学基本方程（Schrödinger方程）求解组成 体系的微观粒子之间的相互作用及其规律，从而揭示物性与结 构之间的关系，分子结构和化学键。 例如： 具有特殊性能的材料，如耐高温、高压材料；耐腐蚀材料； 如超导材料、纳米材料，生物活性。 物质结构知识 → 设计合成新材料 了解化学热力学和动力学的本质问题，必须了解物质结构 三、物理化学的研究内容 16
§0.3物理化学的研究方法 探索事物内在联系的过程与方法： 1.进行有计划的实验： 通过控制控制一些因素和条件，有意识地简化过程，忽略次 要因素，抓住主要矛盾。从复杂现象中找出规律性的东西。 2.归纳若干经验定律。提出假说或建立模型。 3.根据假说，预测新的理论。 4.设计新实验进行验证新理论。 辩证唯物主义方法认识论： 实践)认识→再实践→再认识 1)
§0.3 物理化学的研究方法 探索事物内在联系的过程与方法： 1. 进行有计划的实验： 通过控制控制一些因素和条件，有意识地简化过程，忽略次 要因素，抓住主要矛盾。从复杂现象中找出规律性的东西。 2. 归纳若干经验定律。提出假说或建立模型。 3. 根据假说，预测新的理论。 4. 设计新实验进行验证新理论。 实践认识再实践再认识 辩证唯物主义方法认识论： 17
§0.3物理化学的研究方法 1. 归纳法，从大量个别实验事实概括到一般 2. 演绎法，从一般推理到个别的思维过程 3. 模拟方法。 4. 理想化方法 5.假设方法 6. 数学统计处理方法 例：化学热力学中， 首先，通过经验概括出两个定律：热力学第一定律和热力学第二定律。 其次，通过严密的数学逻辑推理，建立了几个热力学函数，解决了化学 变化的方向和平衡条件问题。 化学的研究对象是大量的分子（或原子）的集合体。人们利用发展了热 力学统计的方法和分子运动理论。 18
§0.3 物理化学的研究方法 1. 归纳法，从大量个别实验事实概括到一般 2. 演绎法，从一般推理到个别的思维过程 3. 模拟方法。 4. 理想化方法 5. 假设方法 6. 数学统计处理方法 … 例：化学热力学中， 首先，通过经验概括出两个定律：热力学第一定律和热力学第二定律。 其次，通过严密的数学逻辑推理，建立了几个热力学函数，解决了化学 变化的方向和平衡条件问题。 化学的研究对象是大量的分子（或原子）的集合体。人们利用发展了热 力学统计的方法和分子运动理论。 18