绪论
0.2 物理化学的研究内容
半个世纪以来,自然科学发展十分迅速,各学科之间相互渗透与交叉,产生了许多新的学科点。量子力学的创立,研究原子、分子和晶体结构的各种衍射和光谱等新方法的出现,都为 物理化学的发展增添了新的理论���础和实验技术,尤其是在计算机帮助下,物理化学得到更迅猛的发展。物理化学从物质的状态、结构和变化去深化对物质的认识。
物理化学课程的内容主要由下列四个部分组成:
1)化学热力
化学热力学是以热力学为基础,通过严密的逻辑推理,建立了焓、熵、吉布斯自由能等热力学函,形成了完整的化学热力学系统,研究化学反应的能量衡算以及化学反应的方向和限度。一个给定的反应能进行?进行的方向和限度怎样?与它相关的能量变化关系又是怎样?外界条件对该反应有什么影响?采用化学热力学方法研究化学反应热效应、化学平衡、相平衡等是极其有效的。
化学热力学在处理问题时采取宏观的方法,既不考虑由初始状态(始态)到*终状态(终态)的微观动态过程,也不考虑到达终态所需的时间因素。换句话说,它只能告诉人们反应的可能性,不能告诉人们反应如何发生,更不可能告诉反应进行的速率。
经典热力学适用于隔离系统,仅考虑平衡态,研究平衡态的状态性质及两平衡态之间状态性质的变化,属于平衡态热力学范畴。事实上,自然界一切宏观过程都是不可逆的,将热力学的概念和方法推广到非平衡的不可逆过程,借助求解复杂微分过程,便形成了非平衡态热力学,普里高津(I.Prigogine)预言:“非平衡可能是有序之渊源。”以他为代表的布鲁塞尔学派提出了“耗散结构”(Dissipativestructure)为非平衡态热力学的发展作出了杰出贡献。
统计热力学根据物质结构的知识,从大量微观粒子的集合体中推求出微粒运动规律的统计平均值,在微观性质与宏观性质之间架起了沟通的桥梁。统计热力学的基本任务是根据物质结构的一些基本假设及模型,以及借助于实验得到的光谱数据,获得物质结构的一些重要信息,并利用它们计算出配分函数,然后再求出物质的热力学性质。对于简单分子,利用统计热力学方法计算的结果往往令人满意,但是对于复杂分子或凝聚系统,统计热力学方法有局限性。
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