一．本课程教学目的和任务
《物理化学》是大学本科化学专业的一门重要基础理论课。它是从物质的物理现象和化学现象的联系入手探求化学变化基本规律的一门科学。本课程的教学目的：使学生在已学过的一些先行课程（无机化学、有机化学、分析化学、高等数学、普通物理学）的基础上，运用物理学的有关理论和方法对化学运动做理论和定量的探讨，了解和掌握化学运动的基本原理和方法，一方面加深理解已学课程的某些内容，另一方面比较系统地掌握物理化学的基本知识、基本理论和基本技能。同时增强在中学化学教学中分析问题和解决问题的能力，从而提高中学化学教学质量。
二．本课程教学基本要求
本课程要求学生
1．熟悉气体的一些宏观性质，并能从分子运动论来理解这些性质；
2．初步掌握热力学研究方法的特点,理解热力学基本原理,并运用热学基本原理和方法处理溶液、相平衡、化学平衡、电化学等方面的一些基本问题;
3．理解化学现象与电现象的联系及与热力学的关系，基本掌握可逆电池热力学的基本原理和不可逆电极过程的一些情况;
4．了解动力学方法的特点，掌握化学动力学的基本内容，浓度、温度等因素对化学反应速率的影响。了解反应速率理论和催化作用的特征，初步掌握链反应、光化学反应；
5．了解表面现象和胶体分散体系的基本特性，并运用热力学及有关理论来讨论某些性质；
6.了解统计热力学 的初步知识。这部分内容可根据教学的实际情况进行按排。
本课程包括：化学热力学及其应用、统计热力学、化学动力学、电化学、表面现象和胶体分散体系等。通过课堂讲授、习题课、讲座、自修等教学形式使学生掌握各章所提出的教学要求。
三．学时分配
四．各章教学要求和教学内容
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序号 |
内 容 |
课时 |
课时安排:
按现行教学体系（分无机、有机、分析、物化、结构和化工）,该课程总学时110学时，其中讲授106，期中测验4。带*号的为选讲内容。本课程安排在第三学年为宜。 |
1 |
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2 |
2 |
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2* |
3 |
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2 |
4 |
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4 |
5 |
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2 |
6 |
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6 |
7 |
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4 |
8 |
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3 |
9 |
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5 |
10 |
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7 |
11 |
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6 |
12 |
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8* |
13 |
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12 |
14 |
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5 |
15 |
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5 |
16 |
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4 |
17 |
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6 |
18 |
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8 |
19 |
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6 |
20 |
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4 |
21 |
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5 |
22 |
合 计 |
106 |
绪论（2学时）
教学要求：
掌握物理化学的内容、任务，研究方法和特点，了解物理化学的发展简史，掌握物理化学的学习方法和所用物理量的表示及运算。
教学内容：
1 物理化学的研究内容及方法
2 物理化学发展简史
3 学习物理化学的意义和作用
4 学习物理化学的方法
5 物理量的表示及运算
气体（2学时）
教学要求
根据气体分子运动模型，从微观的角度，了解气体分子的运动规律。理解气体的宏观性质与微观性质的关系。
教学内容
1 理想气体的定义及其微观模型
2 理想气体状态方程
3 混合理想气体
4 实际气体范德华方程
5 气体的液化与临界状态
6 对应状态原理和压缩因子图
热力学概论（2学时）
教学要求：
热力学是处理平衡问题的基本方法。初步了解热力学方法的特点，正确理解几个热力学基本概念，掌握状态函数的意义极其全微分性质。
教学内容：
1 体系与环境
2 状态函数
3 热力学平衡态
4 准静态过程
热力学第一定律（4学时）
教学要求
掌握热力学第一定律并能运用于物理化学过程热力学的研究方法及局限性。重点掌握内能、焓、可逆过程、最大体积功等一些重要概念的性质和应用，明确内能、热、功的区别与联系。能熟练掌握计算理想气体在等温、等容、等压和绝热过程中△U、△H、Q、W计算。
教学内容
1 热力学第一定律
功和热
体系的内能
第一定律的表达
第一定律的数学表达式
2 体积功与可逆过程
体积功
可逆过程与最大体积功
可逆相变的体积功
3 焓
定容热效应和定压热效应
焓的定义
焓变的计算
4 热容
热容的定义
定压热容与定容热容
理想气体的Cp和Cv的关系
热容与温度的关系
5理想气体的绝热过程
理想气体的绝热可逆方程
理想气体的绝热可逆过程与等温可逆过程
理想气体的绝热不可逆过程
6 实际气体的节流膨胀
节流膨胀实验
焦耳-汤姆逊效应
热化学（2学时）
教学要求
理解热力学第一定律与盖斯定律、基尔霍夫定律的关系，基本掌握盖斯定律、基尔霍夫定律的应用，熟练运用生成热、燃烧热的数据计算化学反应热效应，计算不同温度下的热效应。
教学内容
1 化学反应的热效应
定容反应热和定压反应热
化学反应进度
热化学方程式
反应热的测量
2 盖斯定律及其应用
3 几种反应热效应
标准生成热、标准燃烧热
由生成热、燃烧热计算反应热
溶解热、稀释热*
4 反应热与温度的关系
基尔霍夫定律
不同温度下反应热的计算
5 绝热反应——非等温反应
热力学第二定律（6学时）
教学要求
了解自发过程的共同特征--功与热转化的不可逆性，明确热力学第二定律的意义。了解熵的引出过程，理解并熟记熵的定义，理解熵的物理意义和克劳修斯不等式的重要性。会计算一些简单过程的熵变。初步了解热力学第三定律。
教学内容
1自发过程的共同特征—不可逆性
2热力学第二定律的经典描述
开尔文说法
克劳修斯说法
3 卡诺循环与卡诺定律
理想气体的卡诺循环
热机效率
卡诺定律
4 熵的概念
可逆过程的热温商——熵的定义
不可逆过程的热温熵——克劳修斯不等式
第二定律的数学表达式
第二定律的本质
熵增加原理
5 熵变的计算
等温过程的熵变
相变过程的熵变
非等温过程的熵变
T-S图及其应用
6 熵的物理意义
7热力学第三定律与规定熵
热力学第三定律
规定熵
化学反应的熵变
8 不可逆过程热力学简介
热力学基本方程（4学时）
教学要求
理解并熟记G、F的定义、物理意义及其与各热力学函数（S、H、U等）间的关系，熟记热力学函数间关系式、热力学基本方程、对应系数关系式、Maxwell关系式；掌握各热力学函数改变量的计算方法；掌握各种判据的适用条件及在不同条件下的应用；理解ΔG=ΔH
- TΔS对化学反应的意义。
教学内容
1自由能
（1）亥姆霍兹自由能F定义和ΔF
（2）吉布斯自由能G定义和ΔG
（3）ΔG的计算
简单状态变化的等温过程
纯物质的相变过程
化学反应等温过程
ΔG与温度的关系--Gibbs-Helmholtz公式
2 过程性质的判据
熵判据
自由能判据
自发性与平衡条件
3 热力学函数间的关系及其相互转化
基本公式
八个热力学函数间的关系
四个特征微分方程--热力学基本方程
四个特性函数--对应系数关系式
Maxwell关系式
其它重要关系式
化学势（3学时）
教学要求
理解偏摩尔量和化学势的定义，掌握气体化学势的表示方法和气体标准态的概念，理解偏摩尔量和化学势的相关关系式和应用
教学内容
1 偏摩尔量
偏摩尔量的定义
偏摩尔量的集合公式
Gibbs-Duham方程
2 化学势
化学势的定义
化学势的等温式
组成可变体系热力学基本方程
平衡条件及平衡稳定性判据
3 气体物质的化学势
单组分理想气体的化学势--标准态
混合理想气体中各组分的化学势
非理想气体的化学势--逸度
逸度系数的求法
溶液（5学时）
教学要求
理解理想溶液、稀溶液与实际溶液三者的区别和联系，加深对拉乌尔定律、亨利定律的理解并熟悉其应用，掌握稀溶液的依数性并理解其热力学推导方法，理解活度、标准态的概念和意义。
教学内容
1 理想溶液的化学势
理想溶液的定义
理想溶液中各组分的化学势
标准态
拉乌尔定律
2 稀溶液的化学势
稀溶液及其微观说明
稀溶液中各组分的化学势
亨利定律
标准态的选择
3 非挥发性溶质稀溶液的依数性
凝固点降低
沸点升高
渗透压
4 Gibbs-Duha公式和 Duham-Macher公式
5 非理想溶液化学势
非理想溶液中各组分的化学势标准态
活度和活度的测定
超额函数
6 分配定律--溶质在互不相容溶液中的分配
相平衡（7学时）
教学要求
理解和掌握克劳修斯-克拉贝龙方程的推导和应用，明确相、组分和自由度的概念，了解相律的推导思路并能应用相律来说明相图中区、线、点的意义及自由度数目，能根据相图来分析体系在不同过程中所发生的相变化情况，二组分体系是重点，重点掌握简单低共熔混合物固-液相图，理解其相图的绘制及其应用。
教学内容
1 相律
相平衡的一般条件
相律
相律的推导及应用
2 单组分体系相图
克拉贝龙方程的推导及应用
外压与蒸汽压的关系
水的相图
硫的相图
3 二组分体系相图
（1）理想的完全互溶双液系气-液平衡相图
蒸汽压--组成图
沸点--组成图
杠杆原理
精馏原理
(2）非理想的完全互溶双液系气-液平衡相图
（3）部分互溶、不互溶双液系气-液平衡相图
（4）简单低共熔混合物固-液相图
水-盐相图
合金相图
（5）有化合物生成的固-液相图
（6）有固溶体生成的固-液相图及区域提炼
4 三组分体系相图
5 超临界状态及二级相变简介*
化学平衡（6学时）
教学要求
能够从化学势的角度理解化学平衡的意义，理解并掌握化学反应等温方程的意义与应用，掌握标准生成自由能和化学反应过程的自由能变的概念和意义，并能用以计算典型反应的平衡常数，熟悉理想气体反应的平衡常数Kp、Kc与Kx的关系，熟练平衡常数和平衡组成的计算并掌握一些因素对化学平衡的影响，了解从G-H方程推导反应等压方程式的思路及其有关应用。
教学内容
1 化学反应的平衡条件和化学反应亲和势
2 理想气体反应的化学平衡常数
平衡常数和等温方程
标准平衡常数的表示及其相互关系(Kpθ, Kcθ, Kxθ)
平衡常数的直接测定
平衡组成的计算
3 理想气体标准Gibbs自由能变
ΔrGmθ 的含义和计算
ΔfGmθ 的定义和计算、应用
4 其他因素对化学平衡的影响
温度对ΔGmθ 、Kθ的影响
影响理想气体反应平衡的其它因素（压力、浓度、惰性组分）
5 实际反应的化学平衡
非理想气体的化学平衡
混合物及溶液中的化学平衡
6 多重化学平衡
多重化学反应平衡原理
多重化学反应平衡组成的计算
反应的耦合
7 用配分函数计算热力学函数变化值
统计热力学基础（8学时）
教学要求
明确最可几分布的概念，懂得用最可几分布的微观状态数代替整个体系的微观状态数的理由。明确配分函数的物理意义与计算。掌握计算简单分子的热力学函数与理想气体简单反应的平衡常数。
教学内容
1 概论
统计体系的分类
统计热力学的基本假设
2 定域体系的最可几分布
粒子运动状态的经典、量子描述
统计分布和微观状态
玻耳兹曼分布-统计平均
玻色分布和费米分布
3 玻耳兹曼统计
熵的本质
玻耳兹曼公式
玻耳兹曼公式的讨论
理想气体热力学量
摘取最大项法及其原理
4 配分函数及其热力学函数的统计计算
配分函数的定义
配分函数与热力学函数间的关系
配分函数的分离
各配分函数的求法
各配分函数对热力学函数的贡献
5 统计热力学应用--平衡常数计算及其它应用
化学反应动力学原理（12学时）
教学要求
明确掌握基元反应、简单反应、复杂反应、反应分子数、反应级数、速率常数的概念，熟悉反应速率的表示方法。掌握具有简单级数反应的速率公式（微分式和积分式），掌握其反应特征和测定反应级数的几种方法。掌握典型复杂反应和链反应的动力学特征及其速率方程的建立，基本掌握复杂反应速率的近似处理方法，了解反应机理的探索方法。掌握温度对反应速率的影响--阿累尼乌斯公式的应用，正确理解活化能的概念，并用实验数据计算表观活化能。
教学内容
1基本概念
（1）化学反应速率
反应进度
化学反应速率的表示法
化学反应速率的测定
（2）反应机理的概念
基元反应、简单反应、复杂反应
（3）化学反应速率方程
经验表达式
基元反应的质量作用定律
反应级数
反应速率常数
2 简单级数反应动力学规律
（1）速率方程及其讨论
一级反应
二级反应
三级反应和零级反应
（2）反应级数的测定
积分法：尝试法、作图法、半衰期法
微分法
过量浓度法
（3）速率常数、时间、浓度的求法
3 复杂反应动力学规律
（1）几种典型复杂反应
对峙反应
平行反应
连串反应
（2）复杂反应速率近似处理方法
稳态近似法
平衡态近似法
控制步骤法
（3）链反应
链反应一般原理
直链反应
支链反应与爆炸原理
（4）反应机理的拟定
4 温度对反应速率的影响
（1）阿累尼乌斯经验公式
（2）活化能及其实验测定
（3）阿累尼乌斯公式的应用
反应速率理论（5学时）
教学要求
理解碰撞理论和过渡态理论的基本思想、公式的推导思路及其物理意义，理解Ea、E0、Ec的异同和几个基本概念--阈能（临界能）、频率因子、势能面、能垒、活化分子与活化络合物、活化熵、活化焓，了解林德曼单分子理论，初步了解快速反应动力学和分子反应动力学。
教学内容
1 基元反应速率理论
（1）碰撞理论
基本思想
刚性球碰撞模型
双分子碰撞频率
碰撞理论速率公式
反应阈能与活化能
频率因子
（2）过渡态理论
基本假设
势能面
过渡态理论速率公式
临界能与活化能
指前因子
过渡态焓变、熵变和自由能变
2 单分子反应速率理论
林德曼理论
理论的修正
3 分子反应动态学简介
4 弛豫动力学及其它快速反应动力学研究方法简介
电解质溶液（6学时）
教学要求
理解电解质水溶液的导电机理和离子迁移，明确电导、电导率、摩尔电导率、迁移数、迁移率、淌度等概念，掌握电导的测定及其应用和离子独立移动定律，明确离子活度、平均活度和平均活度系数的概念，了解强电解质溶液的导电理论的基本观点和公式。
教学内容
1 法拉第定律和电化学基本概念
2 离子的迁移
离子的电迁移
离子的迁移数和迁移率
离子迁移数的测定
3 电解质溶液的电导
电导、电导率、摩尔电导率
电导的测定
电导率随浓度的变化
离子独立移动定律和离子摩尔电导
电导测定的应用
4 强电解质的活度和活度系数
离子的平均活度和平均活度系数
平均活度定义及其关系式
离子强度
5 强电解质溶液理论简介
离子互吸理论--德拜-休克尔理论
德拜-休克尔-昂萨格电导理论
德拜-休克尔极限公式
可逆电池（8学时）
教学要求
熟悉电化学惯用的电极电位名称和符号，掌握电池表示方法及其与电池反应的“互译”，掌握能斯特方程及其应用，理解标准电极电位的意义和用途、电动势的测量原理和计算方法，掌握热力学函数变化、平衡常数与电动势、电极电位的关系，了解电动势和电极电位产生的原因、浓差电池产生的机理。
教学内容
1 可逆电池
（1）可逆电池的必备条件
（2）可逆电极的种类和电极反应
（3）电池电动势的测定
对消法
标准电池
（4）可逆电池表示法
可逆电池的书写方法
表示式与化学反应互译
电池电动势的取值
2 可逆电池的热力学
（1）能斯特方程
电动势与参加反应的各组分活度的关系
标准电动势的测定和计算
（2）电动势及其温度系数与热力学量的关系
3 电极电势
（1）电池电动势产生的机理
电极-溶液界面电势差
溶液-溶液界面电势差和盐桥
电池电动势的产生
（2）电极电势
相对电极电势的概念
标准氢电极
任意电极电势数值和符号的确定
电极电势的能斯特方程
参比电极
（3）由电极电势计算电池电动势
单液化学电池
双液化学电池
单液浓差电池
双液浓差电池
4 电极电势和电池电动势的应用
判断反应趋势
求化学平衡常数
求难溶盐的溶度积
求离子平均活度系数
pH值的测定
电位滴定
电位-pH图及其应用
离子选择性电极
化学传感器简介
其它应用
不可逆电极过程（6学时）
教学要求
了解电极极化的原因、极化的分类、极化的机理，理解过电位、分解电压等概念，掌握分解电压和析出电位的计算方法，了解电化学腐蚀的机理和防腐方法，了解几种重要电源的应用。
教学内容
1电极的极化
电池的端电压
电解池的分解电压
超电势的定义和分类
超电势的测定
氢超电势
2 电极极化的原因
浓差极化
电化学极化
塔菲尔公式
3 电解时的电极反应
析出电位—金属的析出
阴极反应
阳极反应
4 金属腐蚀热力学和动力学
腐蚀的电化学机理
E-pH图
金属的防腐
电解*
化学电源*
催化作用（5学时）
教学要求
了解催化反应的常用术语，明确催化作用的基本原理，理解物理吸附与化学吸附的区别、化学吸附与催化反应之间的关系，掌握朗格缪尔吸附理论要点，了解弗伦德利希等温式、BET多分子层吸附等温式。
教学内容
1 催化剂与催化作用
2 催化反应基本原理
均相催化
配位催化
催化作用简介
3 固体表面的吸附
吸附、吸附平衡与吸附量
吸附等温线
朗格缪尔单分子吸附等温线
弗伦德利希等温式
BET多分子层吸附等温式
其它吸附等温式
化学吸附与物理吸附
4 吸附速率方程--气-固相催化反应
理想吸附层的吸附与解吸速率方程
真实吸附层的吸附与解吸速率方程
化学吸附与催化反应
气-固相表面催化反应速率方程
5 化学振荡
光化学（4学时）
教学要求
理解光化学反应的基本定律（光化当量定律、量子产率），掌握光化学反应的动力学特征，初步了解基本的光物理过程。
教学内容
1 光化学基本定律
2 量子产率
3 激光*
4 电子激发态的单分子衰变的相关光物理过程 (光的吸收和发射、荧光、磷光)
5 光化学反应
6 光合作用*
界面现象（4学时）
教学要求
明确表面自由能、表面张力的概念，了解表面曲率与蒸气压的关系。了解吉布斯吸附等温式的意义和应用。了解表面活性物质的性质和用途。
教学内容
1 表面自由能和表面张力
2 纯液体的表面现象
弯曲液面下的附加压力
弯曲液面下的蒸气压
杨-拉普拉斯公式
润湿与铺展、接触角
3 溶液表面的吸附现象
液体的铺展和铺展系数
Gibbs吸附公式
表面张力与浓度的关系*
分子在两相界面的定向排列
4 表面活性剂及其作用
表面活性剂的结构和分类
表面活性剂基本性质
表面活性剂的作用--润湿、增溶、乳化
表面活性剂的吸附层结构
胶体与分散体系（5学时）
教学要求
了解胶体的制备、动力学性质、光学性质和电学性质等方面的特点，了解大分子溶液的性质。
教学要求
1 胶体和胶体的分类
2 胶体的性质
（1）光学性质-丁择尔效应和瑞利公式
（2）动力学性质
布朗运动
扩散和渗透压
沉降和沉降平衡
（3）电学性质
电泳和电渗
胶粒的双电层模型—电动电势
胶粒的结构
3 溶胶的稳定性
溶胶的稳定性
聚沉作用及其影响因素
溶胶的制备与净化
4 高分子溶液
聚合物的及其分类
聚合物的加聚作用机理
聚合物的缩聚作用机理
聚合物的分子量分布及其测定方法
天然高分子
唐南（Donnan）平衡
5 单分子膜、LB膜简介
主要参考资料
1．《物理化学》 （第四版）， 傅献彩等编， 高等教育出版社，1990年
2．《物理化学》 （第三版）， 上海师大等校编，高等教育出版社，1991年
3．《物理化学简明教程》（ 第三版）， 印永嘉等编，高等教育出版社，1994年
4．《物理化学》 朱文涛编， 清华大学出版社， 1995年
5.《物理化学教程 》（修订版 ），姚允斌，朱志昂编，湖南科技出版社,1995年
6.《化学热力学基础 》，李大珍编，北京师范大学出版社， 1982年
7. Physical Chemistry PETER ATKINS OXFORD 1998年第四版
化学与化工学院物理化学教研室
2002年3月10日修订
