制药工程专业1自我简介 杨亚提,陕西乾县人，副教授，硕士生导师。 1986年7月毕业于西北大学化学系，获学士学 位；1995年7月毕业于西北农业大学土壤学专 业，获硕士学位； 2000年7月毕业于西北农林科技大学土壤学专 业，获博士学位。2 现在西北农林科技大学理学院从事物理化学与 胶体化学教学工作及土壤环境化学、环境中污 染物净化 研究工作。 办公室:理学院楼4层411室 联系电话:87033013(H),13201775658 e-mail:yatiyanghotmail.com QQ:6022672123课程安排 课程安排：讲课54h，实验36h 教 材：面向21世纪课程教材物理化学 参 考 书： 傅献彩等物理化学，南京大学物理化学教研室 董元彦等编物理化学学习指导，科学出版社 高月英等编物理化学北京大学出版社 要求：写预习笔记，上课做好笔记，按时交作业。 平时成绩占总成绩的10%，实验占20%。4编外话：知识这东西学习的目的？ 问题： 为什么要上学？学校里学的东西有什么用 ？学了那些东西将来有多大作用？5 回答： 知识作为“工具”、“载体”，让学生打下“学习能力“的 基础，而不是知识基础。 教师上课授课，让学生看书、复习、做作业、考试, 这些手段的目的都不是让学生非得知道这些知识,而是 让学生亲自体会接受知识、学习本领的一个过程。这个 过程是”教育的本质“，也是学生将来最最受用终生的。 -摘自读者2004.NO.216绪论 物理化学的目的和内容 物理化学的研究方法 前沿领域 学习物理化学的方法7一、物理化学的目的和内容物理化学定义 从研究化学现象和物理现象之间的相互联系入手，从而探求化学变化中具有普遍性的基本规律。在实验方法上主要采用物理学中的方法。8化学反应物理变化伴随变色变味影响 通电加热91.综合性（交叉学科)：研究对象 化学变化研究手段 物理方法研究工具 数学（微积分）n 物理化学的特点: 10 2.逻辑性、理论性、概括性强。 3.公式多，条件多，概念多，推理多，计算量大。 4.紧密结合实际 其基本原理及实验方法与科研、 生产、日常生活相互联系。11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。12“点石成金” ?石墨金刚石在什么 T，p 下可以实现转化？13市售分析纯乙醇两种浓度 ？ 生理盐水的浓度0.9% ？工业生产时，工艺上有何区别？ 与人体血液的关系如何？ 14如何提高果汁饮料的稳定性？稳定性差 出现沉淀(分层)稳定性好 未沉淀15n喜之郎 3.00/200克 3.00/500 ml不到 1% 胶凝剂85%水果冻16 现代化工生产过程中，提纯方法: 溶解 重结晶 精馏 萃取 柱交换 膜分离等等17 反应器，换热器的设计，要以物理化学数据为 指导依据； 分析化学中，仪器分析法的原理，大都利用物 理化学理论。例如 气相色谱 液相色谱 电导滴定 电位滴定 离子选择性电极 极谱法、库仑法等等。18 有机化学家：应用动力学 探索反应机理借助量子力学 确定新化合物结构 无机化学家：应用量子力学 研究化合物的键 分析化学家：应用光谱学 分析样品组成 生物化学家：应用动力学 研究酶促作用应用热力学 研究生物能的转换 化学工程师：应用热力学 设计分离规程 地质学家： 应用热力学相图 推测地球演变过程 19据统计20世纪以来，在132位获得诺贝尔化学奖的科学家中有85位是物理化学工作者，约占64%；近49年中，这个比例为72%。这说明物理化学造诣精深的学者，其思路宽阔，探索深入，常能在各交叉学科之间碰撞出新的思 想火花，创造出超前的科研成果，而且这种趋 势正在增强。20任务 （解决的问题）(1) 化学变化的方向和限度问题(2) 化学反应的速率和机理问题(3) 物质的性质与其结构之间的关系问题21n主要内容：化学热力学反应的方向与限度 电化学化学能与电能相互转化的规律化学动力学反应的速率与机理表面化学发生在气液固界面上的现象胶体化学不同胶体体系的性质与应用 22 归纳(induction)和演绎(deduction)方法， 采用微观和宏观的观点对化学系统进行研究。 由直观的现象提出抽象假定严格推理 结论事实检验上升理论。 “大胆假设,小心求证” “实践、认识、再实践、再认识”二、物理化学的研究方法23 最基本的理论方法： 1热力学的方法 2统计力学的方法（微观的方法） 3物质结构的方法（量子力学的方法）24 物理化学中有许多特有的研究方法： 理想模型法（idea gas、idea solution） 科学抽象法(可逆过程) 相对数值法 “投石问路”法 极限外推法等等 在思维方法上 发散思维、逆向思维、类比思维等等。25三、前沿领域 1 分子动态物理化学 目前物理化学已达到研究分子激发态及动态的水 平。其中分子反应动力学，分子激发态、瞬态的 结构研究是突出的两个前沿领域。它们以其在学 科中的重要地位和崭新的研究方法已成为当今世 界上受到广泛重视和十分活跃的领域。26 2 分子设计与分子工程 它与结构化学、量子化学、合成化学、分子力学等的深入发展密切相关，分子设计与分子工程标志着化学发展到一个新阶段。 27 分子设计它是根据某种特定性能的需要，在分子水平上对结构进行设计和施工的。 分子工程是化学和相邻学科在较高发展水平上的产物，其骨干内容是贯通性质、结构、制备三元间关系的一系列原理。28 在分子筛及催化剂制备、电极表面修饰，LB 膜制备等的研究中，都有意识地运用了分子 设计的思想，并已有成功的实例。 分子设计与分子工程的研究内容丰富，涉及 体系广泛，目前研究比较集中在生命、材料、药物等领域。 29 从分子水平进行药物作用原理、构效关系进行研究，进而对特效药物分子结构进行设计与合成也是非常活跃的研究课题。30 3 表面与界面物理化学 研究对象主要包括固体催化剂表面、电化学界面、分子有序组合体、超细微粒等，此类研究在能源、材料、石油化工、电子器件等方面具有重要的应用背景。 31四、学习物理化学的方法 1、抓重点 2、理解公式的物理意义 3、课前预习是个好方法 4、课堂上做好笔记 5、重视习题训练32本课程对习题作如下要求： 习题的格式为：题号、抄题，列公式，代入公式，代入数据，算出答案及单位，得数一般取34位有效数字，可用科学计数法，如1.013105，单位统一用SI单位制。33 周五为交作业时间，上课前交到讲台上，缺交一次，在期末总成绩中扣去2分，迟交按缺交处理。 为了鼓励同学们独立地完成作业，考题中有20左 右选自平时布置做过的习题。34 /alpha/ /beta/ /gamma/ /rho/ /nu/ 化学计量系数 /xi/ 反应进度 /eta/ 热机效率，黏度 /mu/ 化学势 /kappa/ 电导率本课程中使用的希腊字母一览表35 m /lambda/ 摩尔电导率 /phi/ 电极电势 /sigma/ 表面张力 /gamma/ 吸附量 /zeta/ 电动电势36第一篇 化学热力学（thermodynamics）定义：研究热功及其转换规律的科学即为热力学。把热力学的基本原理用来研究化学现象以及和化学有关的物理现象，就形成了化学热力学。37 热力学发展：一百多年历史 从平衡态(可逆过程)热力学 线性非平衡(不可逆过程)热力学 非线性非平衡态(不可逆过程)热力学。 1969年比利时科学家Prigogine等人经过 几十年研究创立了一门新学科 - 耗散结构理论（？） 为此而获得1977年Nobel化学奖。 38 基础：热力学三大定律 热力学第一定律：化学现象中的能量守衡定律。 主要解决化学变化中的热效 应问题。确定了内能（U）函 数，导出了焓（H）函数。 热力学第二定律：指定了化学及物理变化的可 能性、方向性及进行的限度 问题。确定了熵（S） 函数， 提出了熵判据。 39 热力学第三定律：提出了熵(S)的求算原则。 两定律的结合：定义了 Helmholze free energy (F) Gibbs free energy(G)40 研究方法：考察体系变化前后起始状态 与终了状态之间函数的改变量来做出方向和限度上的判断。始态终态T1 ，P1 ，V1 ， U1 ，H1 ，S1 ，G1T2 ，P2 ，V2 ， U2 ，H2 ，S2 ，G2U H S G？ 0 O 0 41第一章 化学热力学基础 热力学的能量守恒原理 可逆过程与最大功 热与过程 理想气体的热力学 化学反应热 自发过程的特点与热力学第二定律 熵增加原理与化学反应方向 化学反应的熵变42体系（System）（物系或系统）被划定的研究对象。环境（surroundings）与体系密切相关、有相互作用或影响所能及的部分。1.1 热力学的能量守恒定律1.1.1 几个基本概念1 .体系与环境（System and surrounding）43根据体系与环境之间的关系，把体系分为三类：（1）敞开体系（open system）44（2）封闭体系（closed system）45（3）孤立体系（isolated system）462.体系的性质广度性质（extensive properties）又称为容量性质，它的数值与体系的物质的 量成正比，如体积、质量、