物理化学的形成背景、发展和前景思维导图

落魄潦倒

2023-02-21

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中药/药学基础

物理化学

1. 物理化学的产生是社会生产发展的必然产物物理化学形成于十九世纪中叶，当时随着生产的发展，化学已经积累了不少事事急需归纳、总结和提高，要求他由经验科学上升为具有理论体系的科学。

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思维导图大纲

1. 物理化学的产生是社会生产发展的必然产物

物理化学形成于十九世纪中叶，当时随着生产的发展，化学已经积累了不少事事急需归纳、总结和提高，要求他由经验科学上升为具有理论体系的科学。那时，由于蒸汽机的广泛使用，促使人们对热工转换问题进行了深刻的研究，建立了经典热力学第一定律和第二定律，并开始把物理学的规律用于化学，如1840年盖斯的热化学定律、1869年的门捷列夫元素周期律以及十九世纪前期建立得到尔顿原子论和阿夫加德罗德分子论等，这些理论的建立都为物理化学的形成和发展奠定了基础。

此后，在此基础上，1876年吉布斯提出了用于多相平衡体系的相律关系，奠定了多项体系的热力学理论基础，丰富了热力学理论在冶金、地质和化工方面的应用。1984年范特霍夫创立了稀溶液理论并在研究化学平衡方面做出了贡献。1886年阿累尼乌斯提出了电力学说，揭示了电解质水溶液的本质，并在化学动力学方面也做出了重要贡献医|学教育|网整理。1906年能斯特发现了热定理，进而建立了热力学第三定律，同时还奠定了电化学理论基础。所有这些理论都促使物理化学学科不断地发展和完善。

2. 二十世纪物理化学的快速发展

进入二十世纪以来，在工业生产和化学的科学研究中，物理化学的基本原理得到了广泛的应用，发挥了他的指导作用，特别是新兴的石油炼制和石油化工工业，更是从份地利用了化学热力学、化学动力学、催化和表面化学等的成果。而工业技术的发展和其他学科的发展、特别是物理学的进展和各种测试手段大量的涌现，极大的影响着物理化学的发展。这期间在物理化学所属的分支学科中的热化学、化学热力学、电化学、溶液理论、胶体理论、化学动力学、催化作用及其理论等都得到了迅速的发展。

体现物理化学原理对生产实践的指导作用可以举几个例子。

例如：（1）C（石墨）→C（金刚石）反应条件探索。

（2）寻找氨合成反应N2+3H2→2NH3在常温下的催化剂可能性

（3）人造羊毛原料丙烯氰合成工艺的改进

就工艺CH2=CH-CH3+HCN（剧毒）→CH2=CH-CN（产品）+CH4

新工艺CH2=CH-CH3+NH3→CH2=CH-CN+3H2△G>0

H2+O2→H2O△G<0

总反应△G<0据此促使人们寻找催化剂，60年代找到的催化剂使这一反应成为工业化。

3.近代物理化学的发展趋势和特点

近几十年来，各类自然科学发展十分迅速而深入。化学与相邻学科间的关系起了根本性变化。物理学为人们提供了一些基本原理、方法和强有力的测试手段，大大扩展了化学的实验领域。化学理论在计算机科学发展的帮助下迅速发展。分子生物学的进展向化学提出了许多挑战性的问题，要求化学从分子水平上加以解释。诸如此类的新问题使得近代物理化学表现为下列发展趋势和特点医|学教育|网整理：

⑴从宏观到微观

量子力学发展使化学反应能够真正深入到了分子、原子的微观层次。合成化学、结构化学和量子化学结合得更加密切。人们借此希望得到结构和性能之间关系的解释。

⑵从体相到表象

测试手段的进步使人们有可能了解5-10个分子或原子层的表面层的状态，促进表面化学和催化化学的发展

⑶从静态到动态

激光技术和分子束技术的出现可以定量地研究具有指定量子态的反应粒子到指定量子态的产物粒子所发生的能量传递和跃迁等基元过程速率的动态信息。目前的分子反应动态学是非常活跃的学科医|学教育|网整理。

⑷从定性到定量

计算机的出现使人们能用更精确的定量关系来描述物质的运动规律。

⑸从单一学科到边缘学科

学科的相互渗透和交叉使物理化学学科的研究领域不断扩大。

⑹从平衡态的研究到非平衡态的研究

由于在生物学、气象学、天体物理学等中事物的发生和发展都是不可逆过程，将热力学方法推广到不可逆过程将有广阔的发展前景。目前非平衡热力学已成为当前理论化学发展的前沿之一。