绪论 物理化学
物理化学
二、化学的分支学科 化学 无机化学 无机材料化学 生物无机化学 化学一级和二级学科 有机金属化学 有机化学 天然有机化学 有机合成 药物化学 分析化学 物理化学 化学热力学 化学动力学 结构化学 高分子化学
化学和物理的异同 化学和物理学是自然科学中两门亲如手足的基础学科，它们的研究对象都是 物质，但是它们之间也存在一个约定俗成的分工。一般地说，物理学主要探讨物 质的与其组成无关的特征及物质无须联系其组成和结构的一般性质（事实上，所 有物质微粒的性质都与该微粒的组成和结构有关)，还要研究那些并不改变其组 成和结构的变化，即物理变化。化学主要研究物质的组成和结构及其性能与组 成、结构的关系。那些导致物质在组成、结构上发生改变的变化通常称为化学变 化或化学反应。严格来说，物理学和化学这样的分工是不够严格的，特别是在20 世纪，常出现你中有我、我中有你的模糊情况。尽管物理学和化学的发展都有自 己的渊源和轨迹，但是类同的研究对象又使它们无论在基本概念上，还是在研究 方法上都存在交叉和相互渗透
化学和物理的异同
道不同，不相为谋 在拉瓦锡和道尔顿之后，由于化学研究已步入正道，又借助于定性和定量的 实验方法，化学获得了迅速的发展。在这种背景下，许多化学家沉醉于寻找和研 究新的化学元素和新的化合物，忙于测定它们的组成和相对质量，并利用积累起 来的丰富资料建立并确认了原子一分子论，发现了化学元素周期律，创建了有机 结构理论。有些化学家似乎觉得单纯依靠化学的方法就能砌起雄伟的化学“大 厦”。这时期的物理学家都忙于牛顿构建的经典物理学“大厦”的装饰和完善，似 乎除了对化学发展所取得的累累成果感到惊讶外，对化学物质的深入考察并不感 兴趣，众多的化学物质仅是作为理想气体、理想液体及固体而加以研究。因此乍 看起来，化学家与物理学家之间存在一个“道不同，不相为谋”的状况
道不同，不相为谋
你中有我，我中有你 在物理学和化学之间搭起密切联系的桥梁的是19世纪下半叶开始建立的 “物理化学”这一边缘学科。当化学研究深入到考察影响化学反应的诸多因素时， 就会发现若化学反应在气态下进行，就必须考虑温度、压力等物理因素对化学过 程的影响；若化学反应在溶液中进行，就可能有蒸发、凝固、溶解、结晶等物理过程 影响化学反应的平衡。因此从事这一领域研究的化学家不仅要熟悉相关的物理 学理论和实验方法，还必须善于运用这些理论和方法来指导自己对化学过程的研 究，即化学研究的深入必须借助物理学研究的成果和实验技术。一些有远见的化 学家明确指出，物理学和数学知识对化学研究是绝对必需的。他们身体力行地建 立化学与物理学的联系，终于在1887年创建了物理化学这一新的分支，并很快成为 化学发展最辉煌的一部分。这群化学家中的代表人物就是“物理化学三剑客
你中有我，我中有你
物理化学三剑客 物理化学的创立是科学研究向纵深发展的自然结果，是许多化学家和物理学 家共同努力创新的结晶，其中莱比锡学派在其中起了重要作用。当时莱比锡学派的 核心人物就是被誉为“物理化学三剑客”的范霍夫（图2-67）、奥斯特瓦尔德(F.W. Ostwald,1853一1932，图2-68)和阿伦尼乌斯(S.Arrhenius,1859-1927, 图2-69)。 图267范霍夫 图2-68奥斯特瓦尔德 图269阿伦尼乌斯
物理化学三剑客
物理化学内容 物理化学是以物理原理和实验技术为基础，研究 化学体系的性质和行为，发现和建立化学体系的特殊 规律的学科。一般公认的物理化学内容可概括为三方 面：①化学体系的宏观平衡性质（化学热力学）；②化 学体系的微观结构和性质（结构化学）；③化学体系的 动态性（化学动力学）
物理化学内容 物理化学是以物理原理和实验技术为基础，研究 化学体系的性质和行为，发现和建立化学体系的特殊 规律的学科。一般公认的物理化学内容可概括为三方 面：① 化学体系的宏观平衡性质(化学热力学)；② 化 学体系的微观结构和性质(结构化学)；③ 化学体系的 动态性(化学动力学)
物理化学被称为理论化学 化学是自然科学中的一门重要的学科，是研究 物质的组成、性质与变化的科学。由于化学研究的 内容几乎涉及物质科学和分子科学的所有方面，因 而近年来开始被人们称之为“中心科学”。 物理化学是用物理的原理和方法来研究化学中 最基本的规律和理论，它所研究的是普遍适用于各 个化学分支的理论问题，所以物理化学被称为理论 化学
物理化学被称为理论化学 化学是自然科学中的一门重要的学科，是研究 物质的组成、性质与变化的科学。由于化学研究的 内容几乎涉及物质科学和分子科学的所有方面，因 而近年来开始被人们称之为“中心科学” 。 物理化学是用物理的原理和方法来研究化学中 最基本的规律和理论，它所研究的是普遍适用于各 个化学分支的理论问题，所以物理化学被称为理论 化学
物理化学的基础 化学热力学、化学动力学、量子力学、统计热力学是物理化 学的四大基础。热力学能够指导化学过程反应方向、进行的程度、 反应转化率等；动力学则研究化学反应速率，揭示反应的快慢。 量子力学及其相关理论的创立和发展是20世纪最为深刻影响人类的 事件。现代光谱、能谱等尖端分析技术都是建立在量子力学的基础 上。统计热力学从微观层次阐明了热力学、动力学的基本定律和热 力学函数的本质以及化学系统的性质和行为为人们实现通过计算代 替实验化学的梦想打下了基础、打开了大门
物理化学的基础 化学热力学、化学动力学、量子力学、统计热力学是物理化 学的四大基础。热力学能够指导化学过程反应方向、进行的程度、 反应转化率等； 动力学则研究化学反应速率，揭示反应的快慢。 量子力学及其相关理论的创立和发展是20世纪最为深刻影响人类的 事件。现代光谱、能谱等尖端分析技术都是建立在量子力学的基础 上。统计热力学从微观层次阐明了热力学、动力学的基本定律和热 力学函数的本质以及化学系统的性质和行为为人们实现通过计算代 替实验化学的梦想打下了基础、打开了大门
物理化学的研究方法 宏观方法热力学方法属于宏观方法。实践证明，这种宏观的热力 学方法是十分可靠的，至今未发现过实践中与热力学理论所得结论相 反的情况。 巴微观方法量子力学方法属于微观方法。将量子力学方法应用于化 学领域，得到了物质的宏观性质与其微观结构关系的清析图像。 色微观方法与宏观方法间的桥梁统计热力学方法属于从微观到宏观 的方法，统计热力学方法是在量子力学方法与热力学方法，即微观方 法与宏观方法之间架起的一座金桥，把二者有效地联系在一起
物理化学的研究方法 P 宏观方法 热力学方法属于宏观方法。实践证明，这种宏观的热力 学方法是十分可靠的，至今未发现过实践中与热力学理论所得结论相 反的情况。 P 微观方法 量子力学方法属于微观方法。将量子力学方法应用于化 学领域，得到了物质的宏观性质与其微观结构关系的清析图像。 P 微观方法与宏观方法间的桥梁 统计热力学方法属于从微观到宏观 的方法，统计热力学方法是在量子力学方法与热力学方法，即微观方 法与宏观方法之间架起的一座金桥，把二者有效地联系在一起