物理化学学生笔记

第一章:化学热力学一．绪论。

1.物理化学从化学现象与物理现象之间的联系着手，用物理学的理论和实验方法来研究化学变化，相变化及其P，V，T，物理变化本质。

了解物质的性质与其结构之间的关系规律的科学。

（简而言之就是用物理方法研究化学问题）其它定义：研究物质系统发生 pVT 变化、相变化和化学变化过程的基本原理，主要是平衡规律和速率规律以及与这些变化规律有密切联系的物质结构及性质（宏观性质、微观性质、界面性质和分散性质等）。

2.物理化学的基本组成①化学热力学：任一过程的方向和限度。

（研究化学反应的方向与限度。

例如：合成氨、人造金刚石、人造饼干等等。

）②化学动力学：任一过程的速度和机理（一个过程具体的每个步骤）。

（研究化学速率与反应机理，例H2与O2混合。

鞭炮。

4.电化学、表面化学、胶体化学。

）③结构化学：（研究物质结构与性质之间内在联系。

）3.研究方法①热动力学方法：以大量指点所构成的宏观系统为研究对象，直接从宏观实验和观察为基础，处理问题只关注起始和终止，不考虑宏观物体个别分子的行为不研究宏观系统个别粒子的结构及其变化的具体细节。

②统计力学方法：从宏观到微观的方法研究对象：大量粒子组成的宏观系统出发点：系统中微观粒子的性质（如质量、振动频率、转动惯量等）③量子力学方法：以量子力学为基础，以原子和分子为研究对象，揭示物质性质及其内在关系。

1-1基本性质（Basic Concept）1.系统和环境（System and Surrounding）①System: The materials of interest is defined as system.（研究的物质被定义为系统）Surrounding: The everything else is defined as surrounding.(其余的东西被定义为环境)②系统的分类（Classification of system）根据系统和环境，物质和能量交换方式，系统可分为敞开系统（Open），封闭系统（Closed），隔离系统（isolated）。

物理化学下册笔记
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物理化学下册重点笔记
第X章热力学第二定律与熵
1. 热力学第二定律的表述
热力学第二定律指出，不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其
他变化。

热力学第二定律的数学表达式为：$\Delta S \geq 0$，其中$\Delta S$为
熵变。

2. 熵的概念
熵是系统的无序度的量度。

对于封闭系统，有$\Delta S = \Delta Q/T$，其中$\Delta Q$为热量变化，T为绝对温度。

3. 熵增加原理
在封闭系统中，自发反应总是向着熵增加的方向进行。

熵增加原理是热力学第二定律的一个重要推论。

4. 熵与自然现象
熵增加原理可以解释许多自然现象，例如热传导、扩散等自发过程。

熵的概念也可以用来分析生命体系的演化过程，它是生命体系复杂性的来源之一。

5. 熵的物理意义
熵是系统内分子运动无序性的量度，它反映了系统微观状态数目的多少。

当系统从一种平衡态向另一种平衡态转变时，如果无序性增加，则$\Delta S > 0$；如果无序性减小，则$\Delta S < 0$。

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化学笔记物理知识点总结1. 原子结构原子是化学物质的基本单位，它由质子、中子和电子组成。

质子和中子构成了原子核，而电子围绕原子核运动。

原子的结构对于其化学性质具有重要影响。

量子力学理论说明了原子结构的特点，根据量子力学理论，原子的电子分布是以能级和轨道的形式存在的。

每个能级可以容纳一定数量的电子，而轨道则描述了电子在原子周围的运动轨迹。

原子的结构包括了原子核的构成、电子云的分布和外层电子的化学键参与能力等。

2. 化学键化学键是原子之间的相互作用力，分为离子键、共价键和金属键等。

其中，共价键是最为常见的一种化学键，其特点是原子间的电子对共享。

分子的共价键由化学键理论描述，即通过分子的轨道相互重叠形成的共价键。

分子轨道理论和价键理论是描述分子共价键形成和性质的重要理论。

另外，还有一些特殊的化学键，比如氢键、范德华力等，它们都对分子的性质和反应有着重要影响。

3. 溶液溶液是由溶剂和溶质形成的混合物，它们在物理上常常涉及到溶解度、溶解热、溶解过程等。

拉乌尔定律、亨利定律和亚雷尼乌斯定律等描述了在不同条件下溶解度的变化规律。

同时，溶液中的溶质和溶剂之间也存在相互作用力，这些相互作用力决定了溶解过程的进行以及溶液的性质。

4. 气体气体是物态之一，在化学反应和物质性质的研究中起着重要作用。

理想气体状态方程和气体的实际状态方程描述了气体的压强、体积、温度和物质的物态变化等。

而气体动力学理论则解释了气体分子运动的速度分布、压强和温度之间的关系等。

5. 化学反应动力学化学反应动力学描述了化学反应速率和反应过程。

在反应速率的研究中，涉及到速率定律、反应活化能和反应机制等。

化学反应速率的定义和表达式、反应过程中的活化能和反应过渡态的结构对于理解和控制化学反应有着重要意义。

以上介绍的一些物理知识是化学研究中的重要内容，它们为理解化学现象和探索新材料、新反应提供了基础。

通过物理知识的应用，可以更好地解释和预测化学过程，为化学领域的发展提供理论支持和技术奠定基础。

热力学第一定律功：δW ＝δW e ＋δW f（1） 膨胀功 δW e ＝p 外dV 膨胀功为正，压缩功为负。

（2） 非膨胀功δW f ＝xdy 非膨胀功为广义力乘以广义位移。

如δW （机械功）＝fdL ，δW （电功）＝EdQ ，δW （表面功）＝rdA 。

热 Q ：体系吸热为正，放热为负。

热力学第一定律： △U ＝Q ＋W ＝Q —W e ＝Q —p 外dV （δW f ＝0） 焓 H ＝U ＋pV 理想气体的内能和焓只是温度的单值函数。

热容 C ＝δQ/dT（1） 等压热容：C p ＝δQ p /dT ＝ （∂H/∂T ）p （2） 等容热容：C v ＝δQ v /dT ＝ （∂U/∂T ）v理想气体ΔU,ΔH 的计算： 对理想气体的简单状态变化过程：定温过程：Δ U =0； Δ H =0变温过程：对理想气体， 状态变化时 dH=dU+d(PV) 若理想气体的摩尔热容没有给出，常温下有：理想气体绝热可逆过程方程式:标准态：气体的标准态：在任一温度T 、标准压力 P 下的纯理想气体状态；液体(或固体)的标准态：在任一温度T 、标准压力下的纯液体或纯固体状态。

标准态不规定温度，每个温度都有一个标准态。

摩尔反应焓：单位反应进度(ξ=1mol)的反应焓变Δr H m 。

标准摩尔生成焓：一定温度下由热力学稳定单质生成化学计量数 νB=1的物质B 的标准摩尔反应焓，称为物质B 在该温度下的标准摩尔生成焓。

用 表示 (没有规定温度，一般298.15 K 时的数据有表可查)标准摩尔燃烧焓:一定温度下， 1mol 物质 B 与氧气进行完全燃烧反应，生成规定的燃烧产物时的标准摩尔反应焓，称为B 在该温度下的标准摩尔燃烧焓。

用 表示.单位：J mol-1为可逆过程中体积功的基本计算公式，只能适用于可逆过程。

计算可逆过程的体积功时，须先求出体系的 p~V 关系式，然后代入积分。

⎰-=21d V V V p W 2112ln ln p pnRT V V nRT W -=-=适用于理想气体定温可逆过程。

《物理化学》笔记第一章热力学第一定律二、热力学平衡n 如果体系中各状态函数均不随时间而变化，我们称体系处于热力学平衡状态。

严格意义上的热力学平衡状态应当同时具备三个平衡：2. 机械平衡：n 体系的各部分之间没有不平衡力的存在，即体系各处压力相同。

§2、热力学第一定律n 对于宏观体系而言，能量守恒原理即热力学第一定律。

n 热力学第一定律的表述方法很多，但都是说明一个问题¾能量守恒。

例如：一种表述为:n “第一类永动机不可能存在的”n 不供给能量而可连续不断产生能量的机器叫第一类永动机。

一、热和功热和功产生的条件：n 与体系所进行的状态变化过程相联系，没有状态的变化过程就没有热和功的产生。

符号表示：n 功W：体系对环境作功为正值，反之为负值。

n 热Q：体系吸热Q为正值，反之Q为负值。

二、热力学第一定律的数学表达式DU = Q－W （封闭体系）•如果体系状态只发生一无限小量的变化，则上式可写为：dU = dQ－dW （封闭体系）例1：设有一电热丝浸于水中，通以电流，如果按下列几种情况作为体系，试问DU、Q、W的正、负号或零。

（a）以电热丝为体系；（b）以电热丝和水为体系；（c）以电热丝、水、电源和绝热层为体系；（d）以电热丝、电源为体系。

解答：DU Q W（a）+ －－（b）+ －－（c）0 0 0（d）－－0三、膨胀功（体积功）：Wen 功的概念通常以环境作为参照系来理解，微量体积功dWe可用P外×dV表示：dWe = P外×dV式中P外为环境加在体系上的外压，即环境压力P环。

n 不同过程膨胀功：u （1）向真空膨胀We = P外×DV = 0u （2）体系在恒定外压的情况下膨胀We = P外×DVu （3）在整个膨胀过程中，始终保持外压P外比体系压力P小一个无限小的量dP此时，P外= P－dP，体系的体积功：We =∫V1V2 P外·dV =∫V1V2 （P－dP）dV= ∫V1V2 P dV此处略去二级无限小量dP·dV，数学上是合理的；即可用体系压力P代替P外。

物理化学下册笔记摘要：一、引言二、物理化学基本概念1.物理化学的研究对象2.物理化学的研究方法三、物理化学的核心理论1.热力学1.1 热力学第一定律1.2 热力学第二定律1.3 热力学第三定律2.动力学2.1 反应速率理论2.2 化学反应动力学2.3 物质传递过程动力学四、物理化学的应用领域1.化学工程2.能源与环境3.材料科学4.生命科学五、物理化学的发展趋势与前景一、引言物理化学作为化学的一个重要分支，研究内容涉及物质在各种条件下的性质、组成、结构、变化规律等。

物理化学在理论研究和实际应用中具有广泛的应用价值，为我国科学技术的发展作出了巨大贡献。

本文将简要介绍物理化学的基本概念、核心理论及其应用领域，并展望物理化学的发展趋势与前景。

二、物理化学基本概念物理化学的研究对象是物质，研究内容包括物质的组成、结构、性质、变化规律等。

物理化学的研究方法主要有实验方法和理论方法，其中实验方法包括测量、观察和模拟等；理论方法包括数学建模、逻辑推理和归纳等。

三、物理化学的核心理论物理化学的核心理论包括热力学和动力学。

热力学主要研究物质的宏观热力学性质，如热、功、熵等，以及它们之间的相互关系。

动力学主要研究物质微观粒子在各种条件下的运动、碰撞、反应等过程。

1.热力学热力学是物理化学的一个分支，主要研究物质的宏观热力学性质及其相互关系。

热力学主要包括三个定律：第一定律、第二定律和第三定律。

1.1 热力学第一定律热力学第一定律，又称能量守恒定律，表明能量在不同形式之间可以相互转化，但总能量守恒。

1.2 热力学第二定律热力学第二定律，又称熵增加原理，表明自然过程总是朝着熵增加的方向1.3 热力学第三定律热力学第三定律，又称绝对零度定律，表明在绝对零度时，物质的熵等于零。

2.动力学动力学是物理化学的另一个分支，主要研究物质微观粒子在各种条件下的运动、碰撞、反应等过程。

动力学主要包括反应速率理论、化学反应动力学和物质传递过程动力学。

物理化学下册笔记物理化学下册笔记第一章：化学动力学1. 化学反应速率- 化学反应速率的定义：反应物和产物的浓度变化与时间的关系- 反应速率的影响因素：浓度、温度、催化剂- 反应速率的表达式：速率常数、反应级数、速率方程式 - 反应速率的测定方法：连续监测法、瞬时速率法2. 反应动力学- 反应速率与反应物浓度的关系：零级反应、一级反应、二级反应- 反应速率与温度的关系：反应速率常数和温度的关系、活化能- 反应速率与催化剂的关系：催化剂的作用机理、催化剂对反应速率的影响3. 催化剂- 催化剂的定义：对反应速率有正向影响但不参与反应本身 - 催化剂的分类：同质催化和异质催化- 催化剂的作用机理：吸附、活化、解离、吸附活化- 催化剂的应用：工业催化、环境催化、生物催化4. 反应速率与平衡- 反应速率的平衡关系：正反应和逆反应的速率相等- 反应速率与平衡常数的关系：速率常数和平衡常数的比较 - 平衡常数的温度变化：温度对平衡常数的影响、吉布斯自由能第二章：电化学和电解质1. 电解质- 弱电解质和强电解质：电解质的溶解度、电离度- 离子强度和离子活度：电解质的离子间相互作用2. 电动势和电池- 电动势的定义：电势差和电场强度之间的关系- 更容易发生氧化反应的金属：活性金属和不活性金属- 电动势的测定方法：电动势表、电动势的测量电路- 电化学电池：原电池和电解池3. 女士电池- 干电池和蓄电池：原理和应用- 锌锰干电池、铅蓄电池、锂离子电池4. 电解和电分析- 电解的定义和过程：电解质在电场中发生化学变化的过程 - 电分析方法：电析、电沉积、电量法和电位法第三章：溶液和溶剂1. 溶液的溶解过程- 溶解的定义和过程：溶质和溶剂分子间相互作用- 溶解的热效应：热溶解和热效应，热溶剂和冷溶剂2. 溶质和溶剂的选择性溶解- 溶质和溶剂的极性：极性溶质在极性溶剂中溶解- 极性溶质和非极性溶剂的溶解：伦敦分散力和极性作用力3. 溶液浓度的表示- 溶液浓度的定义：质量浓度、物质浓度、体积浓度- 溶度和饱和度：可溶性和溶液的饱和点4. 溶液的溶解度和共存现象- 溶解度的定义：单位体积溶剂中最多可以溶解溶质的质量 - 共存现象：共沸、共熔、共晶、共溶等第四章：分子结构和化学键1. 分子的构象和立体异构体- 分子空间结构的确定：简单分子的构象分析- 立体异构体的分类：顺式异构体和反式异构体、旋光异构体2. 化学键的类型和特征- 化学键的定义和类型：共价键、离子键和金属键- 共价键的特征：原子轨道、杂化轨道和共价电子对3. 化学键的性质和反应- 化学键的性质：键长、键能和键级- 化学键的反应：键断裂和键形成的反应第五章：固体和晶体结构1. 固体的结构和性质- 固体的分类：晶体和非晶体- 固体结构的确定：晶体学和X射线衍射2. 晶体的结构类型- 离子晶体：离子间的排列和离子半径比- 配位数和配体：- 共价晶体：共价键的网络结构和共价半径比3. 固体的力学和热力学性质- 固体的力学性质：弹性模量和脆性、塑性和韧性 - 固体的热力学性质：热膨胀和热导率第六章：化学热力学1. 热力学的基本概念和能量转化- 系统和环境：孤立系统、封闭系统和开放系统 - 热力学态函数：内能、焓和吉布斯自由能2. 热力学第一定律和焓的计算- 热力学第一定律：能量守恒定律- 焓的计算：焓变和焓的标准反应焓3. 热力学第二定律和熵的计算- 热力学第二定律：熵的增加原理和不可逆过程- 熵的计算：熵变和熵的标准反应熵4. 热力学第三定律和自由能的计算- 热力学第三定律：绝对零度和熵的零值- 自由能的计算：自由能变和自由能的标准反应自由能总结：物理化学的下册内容主要涵盖了化学动力学、电化学和电解质、溶液和溶剂、分子结构和化学键、固体和晶体结构、化学热力学等方面的知识。

第七章 电化学一、重要概念阳极、阴极，正极、负极，原电池，电解池，电导L ，电导率κ，(无限稀释时)摩尔电导率Λ，迁移数t ，可逆电池，电池的电动势E ，电池反应的写法，分解电压，标准电极电位、电极的类型、析出电位，电极极化，过电位，电极反应的次序 二、重要定律与公式 1．电解质部分(1) 法拉第定律：对反应 氧化态+ z e －→ 还原态 n M = Q /zF = It / zF (2) 电导 G =1/R = A /l电导率：  G (l/A )，(l/A )-称为电导池常数 摩尔电导率：☹m =  c摩尔电导率与浓度关系：稀的强电解质☹m = ☹m ∞- A c(3) 离子独立定律：无限稀释溶液，电解质 -+-+-++→z z v v v v A C A C☹m ∞= v +☹m ∞，++ v - ☹m∞，-(4) 电导应用：i. 计算弱电解质的解离度和解离常数 对反应 HA H ++ A - 解离度 α = ☹m /☹m ∞平衡常数 K θ = [ α ☎ α✆] (c θ/c) ii. 计算难溶盐的溶解度难溶盐(电解质)溶液电导率的加和性： ☯✩✧☯✩☯ → ☯✩→ 摩尔电导率☹m ≈☹m ∞→ 溶解度c = ☯✩/☹m(5) 平均活度及活度系数：电解质-+-+-++→z z v v v v A C A C-+-+±==v v v a a a a ，-+-+±=v v vb b b ，v = v + + v - ， a ±=γ±b ±/ b θ (6) 德拜-许克尔公式： I z Az ||lg -+±-=γ，其中 A =0.509(mol -1·kg)1/2 ，I = (1/2) ∑ b B Z B 22. 原电池 (1) 热力学 ∆ G = -zFE∆ S = -(∂G /∂ T )p = zF (∂ E /∂ T)p ∆ H =∆ G + T ∆ S = -zFE +zFT (∂ E /∂ T )p Q ir = T ∆ S =zFT (∂ E /∂ T )p (2) 能斯特方程∆ r G m θ = -zFE θ = -RT ln K θ∏-=B B θB ln va zF RT E E当T =298.15K 时，Vln 05916.0B B θB ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∏-=v a z E E (3) 电极电势对于还原反应： 氧化态+ z e -→ 还原态电极电势∏∏-=B B B B θBBln (（氧化态）（还原态）（电极）电极）v va a zF RTE E电池的电动势 E = E + - E - 电池的写法：负极 正极界面表示： ┆┆盐桥 ┆可分液相接触 | 不同相 ，无法区分的界面三、关键的计算题类型1．电解质溶液部分由摩尔电导率计算解离率、解离平衡常数以及迁移数相关的题型。