物 理 化 学
原料(T0,p0)→反应物(T,p)→产物(T,p)→产品(T0,p0) 第三过程主要是分离提纯的过程，气液组分涉 及到蒸馏、精馏和萃取等操作过程，液固组分涉及
到结晶、过滤和干燥等操作过程。这些操作都服从
热力学中的相平衡规律。 在化学过程中，除了热反应外，还有电化学反 应，服从物理化学中的电化学规律。一些特殊反应 ，如光化反应、催化反应，都在动力学中介绍。在
物 则构成了电化学的核心。 理 十九世纪中叶形成：1887年俄国科学家W.Ostwald 化 （1853～1932）和荷兰科学家J.H.van’t Hoff （1852 学
～1911）合办了第一本“物理化学杂志”（德文）
20世纪初是物理化学发展的新阶段，是与量子
理论和波动学（玻尔、普朗克、薛定谔、保里）的
(2) 从体相到表相 物 理 化 学
在多相体系中，化学反应总是在表相上进行， 随着测试手段的进步，人们迫切希望了解表相反 应的实际过程，这也进一步推动了表面化学和多 相催化的发展。
(3) 从定性到定量
随着计算机技术的飞速发展，大大缩短了数据处
理的时间，并可进行人工模拟和自动记录，使许多
以前只能 做定性研究的课题现在可进行定量监测。
的桥梁。
因素。
(4)物质结构 物质的性质与其结构之间的关系 问题。 通过量子力学原理从微观的角度来探讨化 学键的本质，并通过对分子的电性质、磁性质 和分子光谱的实验测定，来研究物质结构和性 能间的关系。根据目前的教学计划，这一部分 物 另设课讲授，本书不讨论。 理 化 学
物理化学的目的
一个化学工业过程可以表示为：
（7）重视实验，把实验课看成是提高自己动
手能力和独立工作能力的一个重要环节。
物 理 化 学
实验方法：
热力学方法：
例如：P、T、V的测定、热效应的测定、表面 张力、粘度等的测定，相平衡、界面平衡的研究。
电磁学方法：
电化学中的各种测定，偶极矩、磁化率的测定，
物 各种磁共振的测定和应用。 理 光学方法： 化 旋光、折射率的测定，各种光谱的研究（如紫 学
外、红外、光电子能谱等）
原子物理学方法： 放射性物质的研究和物质结构的分析、同位素 的应用、质谱分析等等。 化学分析方法： 例如，用普通的分析方法或仪器分析的方法， 测定平衡体系的组成等。
0.5 物理化学课程的学习方法
物理化学是一门研究物质性质及物 质变化普遍规律的专业基础理论课程， 因此凡是要促使物质发生变化以及转变
为具有优良性质的产品的许多专业如化
物 学、化工、应化、高分子、轻工、冶金、 理 环境等专业，都必须将物理化学课程的 化 学习放在重要的地位。 学
因物理化学涉及的是化学、化工过 程中一些普遍规律，从某种意义上说就 比较抽象，又因为学习物化是为了指导 对具体过程的认识和开发，各具体过程 又千变万化，所以使用时又显得比较灵 活。
物 理 化 学
用结构化学知识研究反应中间体的结构和稳定性； 无机化学家应用热力学原理研究无机材料的性质 及稳定性；分析化学家应用光谱分析确定未知样 品的组成。
生物化学家应用动力学研究酶反应,应用热力
学原理研究生物能、渗透作用、膜平衡及确定生
物大分子的分子量。
材料科学家利用热力学原理去判断各种材料
的稳定性及合成某种新材料的可能性，应用光谱
物 理 化 学
上主要采用物理学中的方法。 作为化学的理论基础，物理化学主要由化学热 力学、统计热力学、化学动力学、结构化学四大 支柱组成。
研究目的 —— 物理化学主要是为了解决生产
实际和科学实验中向化学提出的理论问题，揭示化
学变化的本质，更好地驾驭化学，使之为生产实际
服务。 如有机化学家应用动力学探索反应机理，应
0.1 0.2 0.3
物 理 化 学
物理化学的目的和内容 物理化学的研究方法 物理化学的建立与发展 近代化学的发展趋势和特点 物理化学课程的学习方法
0.4 0.5
0.1
物理化学的目的和内容
物理化学 — 从研究化学现象和物理现象之间 的相互联系入手，借助数学和物理学的理论从而 探求化学变化中具有普遍性的包含宏观到微观的 基本规律（平衡规律和速率规律）。在实验方法
了物质质量守恒定律和倍比定律。在电化学领域伏 打、法拉第进行了最初的研究。 19世纪初1804年道尔顿的原子论诞生。1807年 阿佛加德罗的分子论初建立。
物 立的分支，并得到了巩固。1838年盖斯确立了热量 理 守恒定律，这个定律促使了热化学科学的建立。 化 卡诺、焦耳、克劳修斯、汤姆逊等热力学两个基 学 本定律的发现，对物理化学的发展起到了重要作用。
物 (3) 物化内容的逻辑性很强，内容前后联 理 系密切，因此学习中千万不要积累问题， 化 学 有问题时要及时解决。
物 理 化 学
(4) 物化涉及的是化学化工的一些普遍规 律，而各具体的过程条件中千变万化， 因此在用于各种具体的过程时，要灵活、 要经常的思考，会举一反三，学会总结， 千万不要死记硬背，在理解的基础上学、 记、用。所以它也是检验一个学生逻辑 思维能力、分析问题和解决问题的能力 的大小。与学习无机、有机、分析方法 不同。
构化学等。
0.4 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
物 理 化 学
(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
(1) 从宏观到微观
单用宏观的研究方法是不够的，只有深入到
微观，研究分子、原子层次的运动规律，才能掌
握化学变化的本质和结构与物性的关系。
功效。
归纳法与演绎法既有区别又有联系，归 纳是演绎的基础，而演绎又常作为归纳的前 导。因此，在物理化学实际的推理时，归纳 法和演绎法常常综合应用。
物 理 化 学
0.3 物理化学的建立与发展
物理化学的形成可以追朔到欧洲工业革命蓬勃 发展的18世纪。必须把物理现象和化学现象统一起 来，并作为一个独立的科学领域进行研究的想法， 早在200多年前就提出了。
(4) 从单一学科到交叉学科 物 理 化 学
化学学科与其他学科以及化学内部更进一步相 互渗透、相互结合，形成了许多极具生命力的交叉 科学，如生物化学、海洋化学、地球化学、天体化 学、计算化学、金属有机化学、物理有机化学等。
(5)从研究平衡态到研究非平衡态 经典热力学只研究平衡态和封闭体系或 孤立体系，然而对处于非平衡态的开放体系 的研究更具有实际意义，自1960年以来，逐 渐形成了非平衡态热力学这个学科分支。 物 理 化 学
物 理 化 学
(2)化学动力学 研究化学反应的速率和机理 问题及影响速率的因素；
这类问题属于化学动力学范畴，一是从宏观上 研究浓度、温度、催化剂等外界条件对速率的影响 ，二是从微观上研究反应的机理（也称为反应历程
，即反应的详细途径）。这部分内容主要考虑时间
物 (3) 统计热力学 理 用统计力学和量子力学方法研究平衡与速率的 化 学 规律。它是联系物质微观与宏观上平衡与速率规律
物 (1) 要注意各物理量定义的准确性，要反 理 复体会定义建立的条件，这直接影响到 化 在各条件下能否正确使用这些定义来解 学
决问题。
(2) 物化是运用数学较多的一门化学课， 如果把一些推导过程、数学分析当作纯 数学来对待而脱离了各数学过程的物理 意义，可能一看就会，但用起来常常出 错，必须要理解数学分析、推导中包含 在物理意义。
创立联系在一起的。应用了量子力学的方法，物理 学家和物理化学家在研究分子结构、晶体结构和认 识化学键的本性方面，取得了显著成果。20世纪物 理化学发展趋势是涉及化学的各个领域。 二十世纪迅速发展：新测试手段和新的数据处理方
物 法不断涌现，形成了许多新的分支学科，如：热化 理 学，化学热力学，电化学，溶液化学，胶体化学， 化 表面化学，化学动力学，催化作用，量子化学和结 学
方法确定材料的结构和性能，应用动力学、统计
物 理 化 学
热力学原理去研究聚合反应等。 总之，物理化学为生产实践和科学实验提供 了理论指导，从而使化学能更好地为生产实践服 务。
物理化学的研究内容： (1)化学热力学 研究化学变化过程；
一个化学反应在指定的条件下能否朝着预定的 方向进行？若该反应能够进行，则它将达到什么限 度(如理论转化率是多少)?外界条件如温度、压力、 浓度等对反应有什么影响？如何控制外界条件朝着 人们预定的方向进行？在反应中能量的变化关系怎 样？如此等等。研究这类问题均属于化学热力学范 畴。主要解决变化的方向及与平衡（即限度）有关 的一些问题。
十八世纪开始萌芽：从燃素说到能量守恒与转化 定
物 理 化 学
律。俄国科学家罗蒙诺索夫1752年最早使用“物理
化学”这一术语。他写道“物理化学是以物理学的
原理和实验为基础，对混合体中进行化学作用时发
生的现象加以阐述的科学。”
这一时期，为了得到定量规律，道尔顿等人在
研究化学现象时，开始用最简单的物理方法，确立
物 理 化 学
物理或化学变化中若产生表面效应，其相关的规律
将在表面化学中介绍，研究体系高度分散后的性质 及相关规律，这将在胶体化学中介绍。
C(石墨)→C(金刚石)
实现转变，热力学计算可得：298K 1.5×10 P
4 θ
通过对物理化学内容的介绍和对化学工业过程 的分析，我们清晰地看到物理化学的目的是为了解 决生产实际和科学实验中向化学提出的理论问题， 揭示化学变化的本质，更好地驾驭化学，使之为生
物 由此可见，物理化学的实验手段大部分都是物 理 理的方法。 化 学
演绎法和归纳法
为了形成抽象概念和抽象理想体系，物理化学中
还常常用形式逻辑方法，如归纳和演绎。
归纳法是根据大量已知的事实概括出一般的结
论(如定律、公式、原理)的一种逻辑推理方法，其特 点是从特殊到一般。物理化学课程中介绍的气体定