物理化学-PowerPointPresentation.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,绪 论,物理化学的目的和内容,物理化学研究方法,物理化学课程的学习方法,一,.,物理化学的目的和内容,目的,：物理化学主要是为了解决实际和科学实验中,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。,研究内容,：化学反应的方向和限度,化学反应的速率和机理,物质的性质与微观结构关系,二,.,物理化学研究方法,1.,遵循“实践,-,理论,-,实践”的认识过程，分别采用,归纳法和演绎法，即从众多实验事实概括到一般，,再从一般推理到个别的思维过程。,2.,综合应用微观与宏观的研究方法，主要有热,力学方法，统计力学方法和量子力学方法。,一,.,理想气体状态方程,PV=nRT,其中：,P,压力，单位,Pa,V,体积，单位,m3,T,温度，单位,K,n,物质的量，单位,mol,R,气体常数，,R=8.314 J.mol-1.K-1,=PM,(RT),PV=(m,M)RT,二,.,道尔顿定律和阿马格定律,1.,道尔顿分压定律：混合气体的总压力等于各组分单独存在于混合气体的温度，体积条件下产生的压力总和。,2.,阿马格分体积定律：混合气体的总体积等于各组分分体积之和。,三,.,气体混合物的摩尔质量,混合物的摩尔质量等于气体混合物中各组分,的摩尔分数与其摩尔质量的乘积之和。,用公式表示为：,四,.,范德华方程,其中：为压力修正项，,b,为体积修正项，,a,b,都是气体的特性常数，称为范德华常数，其值,由实验测定。某些气体德范德华常数可查表求得。,五,.,临界性质,在临界点出现气液不分的现象，此时气体与,液体的摩尔体积恰好相同，这个时候的 温度称为临,界温度，在临界温度时，使气体液化所需的最小压,力称为临界压力。在临界压力和临界温度下的摩尔,体积称为临界体积，经过临界点的恒温线称为临界,恒温线。,第二章 热力学第一定律,热力学第一定律,可逆过程与可逆体积功,热力学第一定律对理想气体的应用,热力学第一定律对相变过程的应用,化学反应热效应,一,.,热力学第一定律,U,Q-W,若系统发生无限小变化时，上式可写成,dU,=,Q-W,它表明系统种发生任何变化过程，系统内能变化值等于系统吸收的热量减去它对外作的功。,二,.,可逆过程与可逆体积功,1.,可逆过程,在膨胀的每一个瞬间，系统内部以及系统与环境,之间都极接近于平衡态，整个过程由一系列无限,接近于平衡的状态构成，这样的过程称为可逆过,程。,2.,可逆体积功,三,.,热力学第一定律对理想气体的应用,理想气体恒温过程,理想气体恒压过程,理想气体恒容过程,理想气体绝热过程,四,.,热力学第一定律对相变过程的应用,相变：在一定条件下，物质从一种相态转变成另,一种相态的过程，称为相变过程。,摩尔相变焓与温度的关系：纯物质在某确定的相,态下的摩尔焓均为温度与压力的函数，所以摩尔,相变焓也要随温度与压力变化而变化，但理论和,实验都证明，在压力范围不大时，压力对摩尔相变,焓的影响可以忽略。,五,.,化学反应热效应,反应进度：为了描述化学反应进行的程度，引如反应进度的概念，用符号表示。反应进度定义为,：,标准摩尔反应焓：一个化学反应若参与反应的所有物质都处于温度,T,的标准态下，其摩尔反应焓就称为标准摩尔反应焓。,第三章 热力学第二定律,热力学第二定律,卡诺循环和卡诺定理,熵函数,热力学第三定律,亥姆霍兹函数与吉布斯函数,一,.,热力学第二定律,热不能自动从低温物体传到高温物体。,这是克劳修斯在,1850,年提出的想法。,不可能从单一热源吸热作功而无其他变化。,这是开尔文在,1851,年提出的说法。,二,.,卡诺循环和卡诺定理,卡诺循环：恒温可逆膨胀过程，绝热可逆膨,胀，恒温可逆压缩过程，绝热可逆压缩过程。显然,卡诺热机是不能实际运行的，因为他的每一步都是,可逆的，都对外做最大功，因而卡诺热机找到了热,转变为功的极限。,卡诺定理：一切工作在高温热源和低温热源之,间的热机效率，以可逆热机的效率为最大。可,逆热机的效率仅仅取决于两个热源的温度，而与工,作物质的本质无关。,三,.,熵函数,熵,熵增加原理：在隔离系统中进行的不可逆过程,总是向着熵增大的方向进行。,熵的物理意义：熵是系统内部分子热运动混乱,程度的度量。,四,.,热力学第三定律,在温度为绝对零度时，任何物质的完美晶体的熵,值为零。所谓完美晶体是指晶格中排列的粒子只以,一种形式整齐排列，没有缺位或错位，是理想的单,晶。,五,.,亥姆霍兹函数与吉布斯函数,亥姆霍兹函数：,吉布斯函数,：,和 的计算,第四章 化学平衡,偏摩尔量和化学势,化学反应方向和平衡条件,等温方程,标准平衡常数,标准摩尔反应吉布斯函数,一,.,偏摩尔量和化学势,偏摩尔量：,化学势：偏摩尔吉布斯函数,二,.,化学反应方向和平衡条件,摩尔反应吉布斯函数：,化学反应方向和平衡条件：,三,.,等温方程,理想气体等温方程,由等温方程决定反应方向和限度,若 ，则 ，正向反应自发进行,若 ，则 ，反应达到平衡状态,若 ，则 ，正向反应不能自发进行,四,.,标准平衡常数,标准平衡常数,五,.,标准摩尔反应吉布斯函数,由标准摩尔生成吉布斯计算标准摩尔吉布斯函,数,由相关反应的标准摩尔吉布斯函数计算某反应,的标准摩尔吉布斯函数,第五章 溶液及相平衡,溶液的组成表示方法,拉乌尔定律,亨利定律,相律,单组分系统的相图,一,.,溶液的组成表示方法,物质的量分数,质量分数,质量摩尔浓度,物质的量浓度,二,.,拉乌尔定律,拉乌尔定律,：在一定温度下，稀溶液中溶剂的,蒸气压等于该温度下纯溶剂的饱,和蒸气压乘以溶液中溶剂的物质,的量分数。,三,.,亨利定律,亨利定律,：在一定温度下，稀溶液中挥发,性溶质在气相中的平衡压力与,其在溶液中的摩尔分数成正,比，比例系数称为亨利系,数。,四,.,稀溶液的依数性,蒸气压下降,凝固点降低,沸点升高,存在渗透压,五,.,相律,相：在系统内部，物理性质和化学性质完全相,同的均匀部分称为相。,组分数：足以确定平衡系统中所有各相组成所,需要满足的最少数目的独立物质称为独,立组分数，简称组分数。,自由度：在一定范围内可以任意独立的改变，,而不致引起旧相小时或新相生成的强,度量的数目称为系统的自由度。,六,.,单组分系统的相图,在“水”“冰”“水蒸气”,3,个区域中，系统都是单,相，,=1,，,F=2,。每个区域表示一个双变,量系统，温度和压力可以同时在一定范围,内改变而无新相出现。,图中三条实线是两个区域的交界线。,OA,线是水蒸气和水的两相平衡曲线，即水在,不同温度下的蒸气压曲线，,OB,线是冰和水蒸,气两相的平衡曲线，,OB,线在理论上可延长到,热力学零度附近。,OC,线是冰和水的平衡曲,线，不能无限向上延伸。,OD,线是,OA,线的延,长线，表示过冷水的饱和蒸气压与温度的关,系曲线，,OD,在,OB,线之上，它的蒸气压比同温,度下处于稳定状态的冰的蒸气压大。,O,点是三条线的焦点，称为三相点。在该,点，,=3,，,F=0,，说明三相点的温度，压,力均不能任意改变。水的三相点与水的冰点并不是一回事。三相点实验个的单组分,系统，而通常所说的冰点是暴露在空气中,的冰,-,水两相平衡系统。,第六章,电化学,电解质溶液的导电机理,摩尔电导率,离子独立运动定律,可逆电池,一,.,电解质溶液的导电机理,电解质溶液的导电机理：,电解质溶液的导电过程是电极反应和电解质溶,液中正负离子的定向迁移同时发生的过程，这,就是电解质溶液的导电机理。,二,.,摩尔电导率,摩尔电导率：,三,.,离子独立运动定律,离子独立运动定律,在无限稀释溶液中，所有的电解质全部电离，并且离子间的距离相隔甚远，他们之间的相互作用力可以忽略，即离子彼此独立运动。,四,.,可逆电池,电池：将化学能转化为电能的装置。,可逆电池必须具备的条件：,（,1,）电池在放电时所进行的反应是充电时的,逆反应。,（,2,）可逆电池所通过的电流必须为无限小。,此时电池可在接近平衡状态下工作，若,作为电池它能作出最大电功，若作为电解池,它消耗的电能最小。,第七章 表面现象与胶体化学,表面张力与表面吉布斯函数,润湿与铺展,弯曲液面的附加压力,微小液滴的饱和蒸气压,固体表面的吸附作用,物理吸附 化学吸附,液体表面的吸附现象和表面吸附剂,胶体的分类和基本特征,溶胶的性质,光学性质 电学性质 动力学性质,溶胶的稳定与聚沉,乳状液,第八章,化学动力学,化学反应速率,化学反应的速率方程,速率方程的积分形式,零级反应 一级反应 二级反应,速率方程的确定,积分法 微分法 孤立法,温度对化学反应速率的影响,典型的复合反应,对行反应 平行反应,复合反应速率的近似处理,催化作用,