材料科学与工程（共计3部分，共计741页）_部分1ppt课件.pptx

物理化学问题的提出：（1）小液滴、气泡和肥皂泡等都有呈球形的趋势？晶莹剔透的露珠（2）面粉也会爆炸吗？黑龙江省哈尔滨市的一个纺织厂的亚麻车间就发生了一次粉尘爆炸（3）“锄地保墒”的科学道理？（4）有机物蒸馏时加沸石或废瓷石以防止暴沸？（5）真金真的不怕火吗？2006年刘晓庆是否依然 “年轻漂亮” （6）花妆品的作用?年轻姑娘刘晓庆（7）神奇的表面----自清洁玻璃§0.1 物理化学的建立一、建立钻木取火（古代） 火箭实验（北宋） 《物理化学》杂志创办(德文，1887年） “物理化学三剑客”：范霍夫：由于在溶液渗透压和化学动力学的研究成果， 于1901年，成为第一个诺贝尔化学奖获得者。 阿累尼乌斯：由于在化学动力学、溶液酸碱理论等领域的卓越成就，1903年荣获了诺贝尔化学奖，成为瑞典第一位获此科学大奖的科学家。奥斯特瓦尔德：在催化研究、化学平衡和化学反应速 度方面的卓越贡献，于1909年获得诺贝尔化学奖。范霍夫（Jacobus Henricus vant Hoff） 荷兰化学家，1852年8月30日生于鹿特丹一个 医生家庭。阿姆斯特丹大学化学、矿物学、 和地质学教授，荷兰皇家学会会员，柏林科 学院院士等。主要贡献：（1）首先提出碳正四面体构型的立体概念，弄清了有机物旋光异构的原因，开辟了立体化学的新领域；（2）发展近代溶液理论，如渗透压、凝固点、沸点和蒸气压理论；（3）应用相律研究盐的结晶过程；（4）与奥斯特瓦尔德一起创办了《物理化学杂志》。网站：/chemist阿累尼乌斯(Svante August Arrhenius) 瑞典物理化学家。1859年2月19日生于瑞典 乌普萨拉附近的维克。德国电化学学会会员。 主要贡献：（1）电离理论的基本观点：“由于水的作用，电解质在溶液中具有两种不同的形态，非活性的分子形态，活性的离子形态。溶液稀释时，活性形态的数量增加，所以溶液导电性增大”；（2）提出了酸、碱的定义；（3）解释了反应速率与温度的关系，提出活化能的概念及与反应热的关系等/extend/scientists.htm奥斯特瓦尔德（Friedrich Wilhelm Ostwald） 德国物理化学家，1853年9月2日生于俄国拉脱 维亚的小乡村里加。一生共著书77种，发表 300多篇论文。主要贡献：（1）支持阿累尼乌斯的电解质电离理论，并提出自己的稀释定律；用电离平衡理论解释了酸碱指示剂的变色机理；（2）研究了酸的电导率，溶液的粘滞性，纯水的电离等；（3）提出关于催化剂的现代观点，完成了使氨发生氧化，生成氧化氮的研究工作并创立了新的颜色理论，著有《颜色学》。网站：/chemist§0.2 物理化学的定义 黄子卿的定义：物理化学是从物理现象和化 学现象的联系找出物质变化的基本原理的一 种科学。网站：/chemist 唐有祺的定义：物理化学是化学学科中的一 个重要学科，它借助数学、物理学等基础科 学的理论及其提供的实验手段，研究化学科学中的原理和方法，研究化学体系行为最一般的宏观、微观规律和理论的学科，是化学的理论基础。网站：/about/yuanshi/tyq.htm§0.3 物理化学的发展1。促进化学学科由实验科学向理论科学迈进2。由单一学科到边缘学科（光化学，电化学，磁化学，高能化学，晶体化学等）3。从宏观到微观-----量子化学、蛋白质分子工程4。从体相到表相-----表面化学，胶体化学5。从静态到动态-----化学动力学（飞秒化学等） 分子反应动态学6。从定性到定量-----计算化学7。从平衡态到非平衡态----非线性化学§0.4 物理化学的研究对象一、化学变化的方向与限度问题----化学热力学举例：（1）碳 ？ 金刚石 （2）N2 + 3H2 2NH3 （3）2H2 + O2 2H2O二、化学反应的速率与机理问题----化学动力学举例：当代三大环境问题：“遮阳伞”破了，“棉被”太厚了，雨水变酸了。解决的关键：机制 21世纪化学的热点研究领域之一?可持续发展的基本化学问题——绿色化学和环境化学 绿色化学是从源头上杜绝不安全因素，其主导思想是在工业中采用无毒、无害的原料和溶剂，采用高选择性的化学反应，生产环境友好的产品；在农业中减少农药、有害化肥、污水灌溉以及有害于环境土壤结构和肥力的材料（如塑料）；在生活中减少使用有害环境的材料和过度消耗能源。这就要求未来化学改变现有生产的化学合成路线和工艺，使其成为能够保证人类可持续发展、并与生态环境协调发展的洁净、节能和节约的生产方式，要用新的化学品取代现在使用的有害化学品，用新的工作方法代替现在的有害工作方法。 [I2]pH[I-]例2：自然界与生命体系的复杂性 ---非线性化学反应动力学 21世纪化学的热点研究领域之二生命科学中的基本化学问题 预计未来对生命体系的