0.3　物理化學的主要內容

自然科學發(fā)展到今天，到底有哪些方法能夠方便于我們在生產(chǎn)實踐中直接觀察探索身邊的事物呢？人類在生產(chǎn)生活的感知，如冷熱感應、速率快慢等，就是人類認識自然規(guī)律常用的技術手段。人類認識事物的經(jīng)典技術手段是溫度、體積、壓強、速率、分布等；隨著量子力學和計算機技術的發(fā)展，加上數(shù)學邏輯思維，人類可以認識原子、分子水平上的粒子結構特征；人類就是利用這些技術手段來探求自然科學中的基本規(guī)律。經(jīng)典物理化學正是根據(jù)研究中所采用的技術手段的不同，又可以分為化學熱力學、化學動力學、結構化學和統(tǒng)計熱力學等幾個方面的主要內容，并成為化學、化工、輕工、材料、冶金、農林、醫(yī)藥、地質、生物、熱工等學科的理論基礎。

0.3.1　化學熱力學

化學熱力學利用溫度、體積、壓強這些最基本的技術手段，構建熱力學原理，來研究物質體系中的化學現(xiàn)象以及與化學現(xiàn)象密切相關的界面現(xiàn)象、物質聚集狀態(tài)、分散體系的行為等方面的基本規(guī)律。研究化學反應中的能量效應、化學反應的方向和限度及其外界因素的影響是化學熱力學的主要任務。熱力學以多質點組成的體系為對象，以物質體系的可測量性質和熱力學函數(shù)為基礎，經(jīng)過嚴密的邏輯推理，來描述物質體系中過程變化的原理，其研究方法為宏觀方法，一般不涉及體系內部粒子的結構，也不關心微觀粒子的個別行為。不可逆熱力學理論以及耗散結構理論的建立和發(fā)展使熱力學研究從平衡態(tài)深入到非平衡態(tài)，促進了實際化學過程及其生命過程的研究。可逆熱力學理論是基礎物理化學的重點知識內容，本教程在平衡篇部分對此作了較為翔實的介紹。

0.3.2　化學動力學

化學動力學是將速率知識運用到化學對象中，研究化學反應實際經(jīng)歷的過程、反應速率及其外界因素的影響?；瘜W動力學同時從宏觀和微觀兩個層面上分析問題，用宏觀函數(shù)研究化學反應的速率、機理和規(guī)律屬于宏觀動力學的范疇；結合現(xiàn)代實驗技術和量子力學方法在分子水平上研究化學反應的速率、反應途徑等稱為微觀反應動力學。如藥物作用機制、催化劑及催化作用機制是化學動力學研究的重要內容之一。在當前物理化學前沿中，有分子反應動力學——用短脈沖激光激發(fā)分子束、計算機快速數(shù)據(jù)處理等探測和研究手段、研究過程速率的科學。本教程在速率篇部分對化學動力學的知識作了介紹。

0.3.3　結構化學

結構化學是用量子力學的基本方程（Schrodinger方程）求解組成體系的微觀粒子及粒子之間的相互作用及其規(guī)律，從而指示物性與結構之間的關系，將量子力學的方法運用于化學對象中，研究物質的微觀結構及其結構與性能之間的關系。物質微觀結構的研究采用現(xiàn)代結構分析技術和量子力學方法，包括結構化學和量子化學兩門課程。結構化學系統(tǒng)地介紹分子和晶體的結構及其結構與性能的關系；量子化學則主要介紹化學鍵的本質，已成為解釋、預測及設計分子結構與化學行為的重要手段。結構化學和量子化學是物理化學中發(fā)展最快、內容最豐富的課程，并且結構化學多單獨設課，而基礎物理化學中往往不涉及量子化學的內容。本教程將結構化學的部分內容在統(tǒng)計篇作簡單實用入門性介紹。

0.3.4　統(tǒng)計熱力學

統(tǒng)計熱力學是將粒子概率分布規(guī)律運用到自然現(xiàn)象的研究中，從分析單個粒子的性質和運動規(guī)律入手，通過計算出研究對象內部大量質點微觀運動的平均結果，運用概率統(tǒng)計方法尋求大量質點組成的物質體系的宏觀規(guī)律，從而解釋宏觀現(xiàn)象并計算一些相關宏觀性質，研究體系宏觀性質與微觀性質之間的關系，因此，統(tǒng)計熱力學是熱力學宏觀性質和微觀性質之間的橋梁。本教程將統(tǒng)計熱力學基礎知識在統(tǒng)計篇作了較為翔實的介紹。

0.3.5　物理化學專題

隨著現(xiàn)代測試技術和研究領域的不斷發(fā)展，物理化學經(jīng)典理論在某些領域進一步深化、細化，出現(xiàn)了電化學、界面化學、膠體化學、光化學、催化化學等不同分支學科。本教程主要在專題篇作了基礎性介紹（光化學、催化化學的內容在微觀反應動力學部分作了介紹）。

習題：

0-3　物理化學的主要內容是什么？

思考：

0-2　物理化學知識能帶給你什么？

思考：

0-3　實施“學習”的具體策略是什么？

0-4　“學習”的目的是什么？

0-5　有人說學習的目的是為了“生活”，你能解釋清楚“生活”到底是什么嗎？你知道“生活”要求我們該做什么呢？

0-6　既然物理化學是一門方法學，學習它還需要做習題嗎？