物理化学与胶体化学.doc

物理化学与胶体化学 教 学 大 纲

适 用 对 象 食品工程、生物工程和环境工程

教研室主任 时间

院（部）分管领导 时间

物理化学与胶体化学 课程教学大纲
课程名称
中文：物理化学与胶体化学
英文：Physical chemistry and colloid chemistry
课程编号

开课学期
第一、二学期
总学时
44(36)
学分
2.5(2)
教研室
化学环境
撰写人
欧光南
职称
副教授
一、 课程性质、教学目的与要求：
物理化学与胶体化学是从物质的物理现象和化学现象的联系入手来探求化学变化基本规律的一门学科，是食品工程、环境工程和生物工程专业的专业基础课。本课程介绍化学热力学、化学动力学、电化学、表面与胶体化学的基本概念、原理和方法。
通过讲授、练习、文献检索、课堂讨论、学科论文等教学环节培养思维能力、表达能力及获取信息能力，要求学生能自觉利用课余时间，广泛获取相关信息，养成查新的习惯。
教学要求：
1． 理解热力学基本概念，掌握热力学三大定律，解决化学变化的方向和限度问题。
2． 理解动力学基本概念，掌握反应级数、速度常数和活化能的计算方法。了解碰撞理论和过渡态理论。
3． 理解电化学基本概念，掌握电池反应热力学，了解极化现象。

二、 教学内容：（可另附页）
第一章 绪论
Chapter 1 Introduction
（一）物理化学的产生
化学热力学
化学动力学
电化学
胶体化学
（二）物理化学学习方法

本章基本要求：了解物理化学的发展史、物理化学学科的构成以及了解科学巨匠对科学发展的作用，以此激发学生创新精神。

第二章 热力学第一定律
Chapter 2 The first law of thermodynamics
——energy
（一）热力学基本概念Definitions of thermodynamics。
（二）热力学第一定律First law of thermodynamics for a closed system。
（三）功与可逆过程Work and reversible process。
（四）热与焓Heat and enthalpy。
本章基本要求：学习热力学第一定律有关的重要概念，尤其要透彻理解状态函数和可逆过程两个热力学重要概念；掌握热力学第一定律的内容及封闭系统第一定律的数学式，初步掌握状态函数法及其在热力学中的应用；学会基本的热力学推导过程。掌握热和功的定义及计算。
本章的重点：状态函数和可逆过程两基本概念；状态函数法及其在热力学中的应用。
本章的难点：可逆过程的理解，通过灵活使用文字叙述、图示和数学式三种表达方式加深学生的理解。状态函数法中特有的方法——设计途径，举例分析同时结合适当的练习加深认识。

第三章 热力学第二定律和第三定律
Chapter 3 The second and third law of thermodynamics——entropy
（一）自发过程与熵的引出Spontaneous process and entropy function。
（二）第二定律的数学表达式和文字表达Mathematical statement and expression for the second law of thermodynamics。
（三）熵变的计算Caculation of entropy changes。
（四）Gibbs函数及Gibbs函数判据Gibbs function。
（五）热力学基本方程及麦克斯韦关系式Equation of thermodynamics。
本章基本要求：掌握热力学第二定律的基本内容，理解熵的意义，掌握过程方向的三大判据，熟练计算常见系统一般过程的熵变。要求学生掌握设计可逆途径计算状态函数增量的方法，学会积极思维，推导严密，提高分析问题解决问题的能力。
本章的重点：熵的定义和熵变的计算、自发过程的判据、热力学基本方程及其应用。
本章的难点：过程分析及过程可逆热的导出。

第四章 溶液与相平衡
Chapter 4 Solution and phase equilibria
（一）偏摩尔量Partial molar quantities。
（二）化学势The chemical potential。
（三）化学势的计算Calculation of chemical potential。
（四）稀溶液的依数性。
（五）大分子溶液Solution of the macromolecular substance。
（六）相律The phase rule。
（七）单组分系统相图Phase diagram of one-component system。
（八）二组分系统相图Phase diagram of two-component system。
（九）三组分系统相图Phase diagram of three-component system。

本章基本要求：掌握化学势及其判据，了解不同系统化学势的推导过程，学会利用稀溶液的依数性求分子量。掌握相律及其应用，学会相平衡中独有的图解方法，掌握单组分、二组分和三组分系统相图的制图和识图，并了解相图在工业生产中的应用。
本章的重点：化学势及其判据。相律及二组分理想液态混合物系统的G-L相图。
本章的难点：化学势的推导及图解法识相图。

第五章 化学平衡
Chapter 5 Chemical equilibrium
（一）化学反应的方向和限度Direction and extent of chemical reactions。
（二）化学平衡的特点：宏观(macroscopic property)分析与微观(microscopic property)分析。
（三）平衡常数及影响平衡的因素Effect of factors on equilibrium constants。
本章基本要求：学会用μ解决化学反应的限度——平衡原理以及热力学定律导出K，并分析影响平衡的因素，以及了解实际生产中如何正确利用热力学理论指导生产。
本章的重点：平衡常数的热力学导出。
本章的难点：平衡常数的应用。

第六章 电化学
Chapter 6 Electrochemistry
（一）电解质溶液的电导及应用Conductivity of solutions。
（二）可逆电池热力学thermodynamics of reversible cell reactions。
（三）电解和极化Electrolysis and polarization。
（四）膜电化学Biological membrane potentials。
本章基本要求：掌握电解质溶液的导电行为及可逆电池热力学，了解与电化学有关的分析仪器的原理及其应用。
本章的重点：电导测定的应用及可逆电池热力学。
本章的难点：可逆电池。

第七章 化学动力学
Chapter 7 Chemical kinetics
（一）基本概念Definitions。
（二）动力学方程Rate equations。
（三）温度对反应速率的影响The effect of temperature on rate constant。
（四）反应速率理论Theory of reaction rates。
（五）酶催化Catalysis by enzymes。
本章基本要求：掌握反应速率理论、不同级数反应的速率方程及其特征、活化能的测定、以及酶催化在食品加工、生物工程中的应用。
本章的重点：各级反应的速率方程微分式和积分式及相互关系。
本章的难点：反应级数的确定。

第八章 表面及胶体化学
Chapter 8 Surface and colloid chemistry
（一）表面化学Surface chemistry。
（二）胶体分散系统Colloidal high disperse system。
本章基本要求：掌握液体表面的特性、分散系统及其光学、动力学、电学性质，了解乳化作用及其在工业生产中的应用。
本章的重点：分散系统及其性质
本章的难点：分散系统热力学

三、 学时分配
章序
1
2
3
4
5
6
7
8
机动
合计
授课学时
2
6
8
6(8)
2
4
4(8)
3(4)
1(2)
36(44)