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新年好指导师：王舜教授电话：（600）13758451188Email:shunwang@wzu.edu.cn物理化学（07材料）问题的提出：（1）小液滴、气泡和肥皂泡等都有呈球形的趋势？晶莹剔透的露珠（2）面粉也会爆炸吗？黑龙江省哈尔滨市的一个纺织厂的亚麻车间就发生了一次粉尘爆炸（3）“锄地保墒”的科学道理？（4）有机物蒸馏时加沸石或废瓷石以防止暴沸？（5）真金真的不怕火吗？（6）花妆品的作用?2006年刘晓庆是否依然“年轻漂亮”年轻姑娘刘晓庆（7）神奇的表面----自清洁玻璃§0.1物理化学的建立一、建立钻木取火（古代）火箭实验（北宋）《物理化学》杂志创办(德文，1887年）“物理化学三剑客”：范霍夫：由于在溶液渗透压和化学动力学的研究成果，于1901年，成为第一个诺贝尔化学奖获得者。阿累尼乌斯：由于在化学动力学、溶液酸碱理论等领域的卓越成就，1903年荣获了诺贝尔化学奖，成为瑞典第一位获此科学大奖的科学家。奥斯特瓦尔德：在催化研究、化学平衡和化学反应速度方面的卓越贡献，于1909年获得诺贝尔化学奖。荷兰化学家，1852年8月30日生于鹿特丹一个医生家庭。阿姆斯特丹大学化学、矿物学、和地质学教授，荷兰皇家学会会员，柏林科学院院士等。主要贡献：（1）首先提出碳正四面体构型的立体概念，弄清了有机物旋光异构的原因，开辟了立体化学的新领域；（2）发展近代溶液理论，如渗透压、凝固点、沸点和蒸气压理论；（3）应用相律研究盐的结晶过程；（4）与奥斯特瓦尔德一起创办了《物理化学杂志》。网站：范霍夫（JacobusHenricusvan'tHoff）瑞典物理化学家。1859年2月19日生于瑞典乌普萨拉附近的维克。德国电化学学会会员。主要贡献：（1）电离理论的基本观点：“由于水的作用，电解质在溶液中具有两种不同的形态，非活性的分子形态，活性的离子形态。溶液稀释时，活性形态的数量增加，所以溶液导电性增大”；（2）提出了酸、碱的定义；（3）解释了反应速率与温度的关系，提出活化能的概念及与反应热的关系等阿累尼乌斯(SvanteAugustArrhenius)德国物理化学家，1853年9月2日生于俄国拉脱维亚的小乡村里加。一生共著书77种，发表300多篇论文。主要贡献：（1）支持阿累尼乌斯的电解质电离理论，并提出自己的稀释定律；用电离平衡理论解释了酸碱指示剂的变色机理；（2）研究了酸的电导率，溶液的粘滞性，纯水的电离等；（3）提出关于催化剂的现代观点，完成了使氨发生氧化，生成氧化氮的研究工作并创立了新的颜色理论，著有《颜色学》。网站：奥斯特瓦尔德（FriedrichWilhelmOstwald）黄子卿的定义：物理化学是从物理现象和化学现象的联系找出物质变化的基本原理的一种科学。网站：唐有祺的定义：物理化学是化学学科中的一个重要学科，它借助数学、物理学等基础科学的理论及其提供的实验手段，研究化学科学中的原理和方法，研究化学体系行为最一般的宏观、微观规律和理论的学科，是化学的理论基础。网站：§0.2物理化学的定义§0.3物理化学的发展1。促进化学学科由实验科学向理论科学迈进2。由单一学科到边缘学科（光化学，电化学，磁化学，高能化学，晶体化学等）3。从宏观到微观-----量子化学、蛋白质分子工程4。从体相到表相-----表面化学，胶体化学5。从静态到动态-----化学动力学（飞秒化学等）分子反应动态学6。从定性到定量-----计算化学7。从平衡态到非平衡态----非线性化学§0.4物理化学的研究对象一、化学变化的方向与限度问题----化学热力学举例：（1）碳？金刚石（2）N2+3H22NH3（3）2H2+O22H2O二、化学反应的速率与机理问题----化学动力学举例：当代三大环境问题：“遮阳伞”破了，“棉被”太厚了，雨水变酸了。解决的关键：机制21世纪化学的热点研究领域之一可持续发展的基本化学问题——绿色化学和环境化学绿色化学是从源头上杜绝不安全因素，其主导思想是在工业中采用无毒、无害的原料和溶剂，采用高选择性的化学反应，生产环境友好的产品；在农业中减少农药、有害化肥、污水灌溉以及有害于环境土壤结构和肥力的材料（如塑料）；在生活中减少使用有害环境的材料和过度消耗能源。这就要求未来化学改变现有生产的化学合成路线和工艺，使其成为能够保证人类可持续发展、并与生态环境协调发展的洁净、节能和节约的生产方式，要用新的化学品取代现在使用的有害化学品，用新的工作方法代替现在的有害工作方法。2.72.93.13.33.50300060009000t/spH0.00.20.40.60.81.0pH[I2][I-]例2：自然界与生命体系的复杂性---非线性化学反应动力学21世纪化学的热点研究领域之二生命科学中的基本化学问题预计未来对生命体系的研究越深入，化学基本问题会越突出。这些基本问题主要包括：生物大分子之间、生物大分子与小分子之间的各种相互作用；生物功能分子的结构与功能关系；生命过程的复杂性等。三、物质的结构与性能问题---结构化学、量子化学分子飞轮分子温度计处在大环内的镍离子有两种电子构型：一种构型有未成对电子，可以激发萘环发荧光，另一种没有未成对电子，不会激发萘环发荧光。这两种电子构型在一定温度下达到平衡状态。温度升高，平衡将向有未成对电子的方向移动，于是，萘环的荧光强度增强，用测光技术测定荧光强度，就可以得知温度。NNNNHHHNi21世纪化学的热点研究领域之三材料科学中的基本化学问题材料是人类赖以生存的物质基础，每种材料的特定结构决定它的特定功能和用途，所以未来化学要研究分子结构-分子聚集体、高级结构-材料结构-理化性质-功能之间的关系，发展合成功能分子与构筑高级结构的理论与方法。另外，材料的计算机模拟研究也是一个相当重要的领域。新一代材料模拟软件：MaterialsStudio§0.4物理化学的研究方法□归纳、演绎的方法□微观与宏观相结合的方法结构热力学动力学假设模拟结论实用性分析原因§0.5为何学？如何学？一学习物理化学的目的和意义1进一步扩大知识领域，并加深对其它学科的理解。2培养理论思维能力。国内70多位专家调查报告表明：“凡是具有较好物理化学素养的大学本科生，适应能力强，后劲足”3指导科学生产实践（1）新材料、新能源、新产品的开发与应用有人作了一个比方：化学科学好比一个巨人，则无机化学是巨人赖以站起来的双足，有机化学是它灵巧的双手，分析化学是其敏税的眼睛，物理化学是它智慧的大脑。（半径1r100nm）纳米材料Hui-MingCheng《Science》2002286期第1127页纳米碳管纳米金：熔点330oC[普通金：1063]通讯：光纤（多元氟玻璃）耐高温材料：氮化硅，硅化钨高强度材料：聚对亚苯基对苯二甲酰胺等美容用：两栖分子，硅橡胶等分子器件分子导线分子绳索分子存储器分子光缆运载药物进入癌细胞的分子坦克分子兵器分子超导体分子开关分子发动机（2）表面处理如：防腐蚀，美容（3）海水淡化---------反渗透法（4）新型化学电源纽扣电池：锌银电池摇椅电池：锂碘电池4有助于对一些自然现象的介释八个简单的问题二学习物理化学的方法1物理化学的特点（1）理论性强，概念多且抽象（2）偏重于定量处理2。学习方法（1）要复习好有关的数学内容（见附录）。（2）每堂课的内容要及时消化掌握，做好预习、复习工作。（3）多做习题，学会解题方法。很多东西只有通过解题才能学到，不会解题，就不可能掌握物理化学。（4）物理化学中出现的定理公式较多，学习时重要的定理（定律）、公式及其使用条件、适用范围、物理意义要牢记。抓住重点，自己动手推导公式。（5）注意物理量的量纲（单位对计算结果有影响）三、主要参考书P.W.Atkins,Physicalchemistry,NewYork,1994.孙德坤，沈文霞，姚天杨，《物理化学解题指导》，江苏教育出版社，1998.8.王文清，高宏成，沈兴海编著，物理化学习题精解，上下册，科学出版社，1999.傅玉普主编，物理化学重点热点导引与解题训练，大连理工大学出版社，2001.李支敏，王保怀，高盘良编写，物理化学解题思路和方法，北京大学出版社，2002.11.朱文涛编著，物理化学中的公式与概念，清华大学出版社，1998.四、学习网站（安庆师院）（陕西师范大学）（中南大学）（高校理工教学资源网）（小木虫学术天地）人员组成（8人）：教授5人，讲师2人，其中博士4人，省学科带头人1人省市151和551人才7人。国家自然科学基金3项：纳米无机-有机复合膜的制备与应用（表面与胶体化学，电化学）；氨基酸与蛋白质的弱相互作用（生物热力学）；抗癌药物的合成与作用机制（功能配合物，晶体结构化学）省自然科学基金3项：生物功能物质的晶体结构解析2项（结构化学）；硫化学反应非线性动力学（化学反应动力学）省科技开发项目4项（省重大和重点开发项目一项）市科委科技开发项目5项：印刷废液、橡胶轮胎废器物的绿色化处理、中草药的晶体结构解析、光催化防霉抗菌的PVC塑料薄膜开发、场发射级碳纳米管的开发和生产研究（市重大研究项目）研究设备：原子力显微镜(美)光电测量系统(德)低温DSC(美)电化学综合测试仪(法)LB膜仪(芬兰)石英微天平(法)组合化学合成仪(美)超纯水处理系统(美)Powerlab系统（澳大利亚）等校分析测试中心：粉未衍射仪、单晶衍射仪、凝胶色谱仪、激光粒度仪、液质联用、液-毛细管电泳联用、元素分析仪、旋光仪、原子吸收仪、荧光光谱仪、SEM、300M核磁共振等祝愿同学们学好物理化学，并致力于与物理化学相关的研究工作！物理化学研究所简介