物理化学电子教案第七章.ppt

物理化学电子教案第七章统计热力学基础物理化学教研室【基本概念·基本知识】1、统计热力学系统的分类：独立/非独立粒子系统、可别/不可别粒子系统2、独立粒子系统的分布、最可几分布、平衡态分布3、系统的微观状态4、粒子的配分函数5、转动特征温度，振动特征温度6、焓函数、吉布斯自由能函数7、统计熵、量热熵【基本定律与基本理论】1、等几率假设2、玻兹曼分布定律（推导和表达式的意义）3、Maxwall 速率分布的意义及与平动有关的各种统计平均值4、粒子配分函数与热力学函数的关系5、最低能级能量数值的选取对配分函数的影响6、双原子分子转动、振动、平动的能级公式7、波兹曼公式：ln S k =Ω8、热力学定律的统计解释【基本计算与基本方法】1、独立可别与不可别粒子系统Ω的计算2、用波兹曼分布定律计算简单系统的粒子分布3、单原子分子、双原子分子各种运动形式的配分函数4、单原子及双原子分子各种运动形式对热力学性质的贡献5、分别用配分函数和自由能函数计算简单理想气体反应的平衡常数第一讲：统计热力学概论·Boltzmann 统计一、统计热力学概论（一）、统计热力学的基本任务1、统计热力学的基本任务回 顾：A 、 经典热力学的任务：a ）解决某一过程的能量衡算；b ）过程的方向判断据； 基础：热力学三定律；优点：着眼与系统的状态而不依赖系统的微观结构，高度可靠； 缺点：无法描述系统的微观结构和微观运动规律B 、统计热力学的任务：用统计学的原理，从系统的微观结构和运动状态出发，揭示系统宏观性质的本质。

物质的宏观性质本质上是微观粒子不停地运动的客观反映，虽然每个粒子都遵守力学定律，但是无法用力学中的微分方程去描述整个系统的运动状态，所以必须用统计学的方法。

根据对物质结构的某些基本假定，以及实验所得的光谱数据，求得物质结构的一些基本常数，如核间距、键角、振动频率等。

利用这些数据可以计算分子配分函数，再根据配分函数求出物质的热力学性质，这就是统计热力学的基本任务。

e 上一内容f 下一内容 回主目录2返回物理化学电子教案—第七章化学化工学院物化教研室电化学e 上一内容f 下一内容回主目录2返回电化学是研究电能与化学能相互转换规律的科学1.电解－把电能转换为化学能的过程2.原电池－把化学能转换为电能的过程*化学能是指恒温恒压下化学反应的Δr G m （在数值上等于W r ’）。

*只有自发化学反应（ΔG<0）才有可能构成原电池，产生电功。

*对非自发化学反应（ΔG>0），需加入电功W r ′进行电解，才能使反应进行。

无论是电解池还是原电池，其工作介质都离不开电解质溶液，所以在讨论电解池和原电池之前，须先讨论电解质溶液。

第七章电化学能导电的物质称为导体，其可分为二类：（1）电子导体：依靠自由电子的运动而导电，导体本身不发生化学变化，温度升高，导电能力降低。

（2）离子导体：依靠离子定向运动而导电，须将电子导体作为电极，当电流通过溶液时，在电极与溶液的界面上发生化学变化，同时在溶液中正、负离子分别向两极移动，温度升高，导电能力增大。

电解质溶液的导电机理及法拉第定律法拉第定律是表示通过电极的电量与电极反应的物资的量之间的关系。

电极反应可表示为：氧化态+ Ze ─＝还原态还原态＝氧化态+ Ze─式中Z 为电极反应的电荷数（即转移电子数），取正值。

当电极反应的反应进度为ξ时：通过电极的元电荷的物质的量为Z ξ;通过的电荷数为L Z ξ（L 为阿伏加德罗常数）2、法拉第定律e 上一内容f 下一内容 回主目录2返回每个元电荷的电量为e ，故通过的电量为Q ＝e L Z ξ法拉第常数F=Le所以，法拉第定律：通过电极的电量正比于电极反应的反应进度与电极反应电荷数的乘积。

Q=ZF ξ其中：F=Le =96485.309 C ⋅mol -1≈96500 C ⋅mol -1此即为1 mol 电子所带的电量。

2、法拉第定律e 上一内容f 下一内容 回主目录2返回例1 Ag ++ e ─= AgZ=1, 当Q=96500C 时＝＝1mol由，可得Δn(Ag)=ξ×ν(Ag)=1mol Δn(Ag +)=ξ×ν(Ag +)=-1mol即每有1mol Ag +被还原或1mol Ag 沉积下来，通过的电量一定为96500C 。

01绪论Chapter物理化学概述物理化学的定义01物理化学的研究范围02物理化学在化学科学中的地位03物理化学的研究对象与任务研究对象研究任务实验方法通过实验手段观测和记录物质的物理现象和化学变化，获取实验数据。

理论方法运用数学、物理学等理论工具对实验数据进行处理和分析，揭示物质的基本规律。

计算方法利用计算机模拟和计算等方法，对物质的性质、结构和变化规律进行预测和研究。

物理化学的研究方法030201物理化学的学习方法与要求学习方法学习要求02热力学基础Chapter热力学基本概念与术语热力学系统状态与状态函数过程与途径热力学平衡态热力学第一定律能量守恒定律能量不能创造也不能消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。

热力学能系统内能的变化等于传入系统的热量与外界对系统做功之和。

焓定义为系统的热力学能与体积的乘积，用于描述等压过程中的能量变化。

热力学第二定律热力学第二定律表述热力学温标熵增原理热力学函数与基本方程热力学函数热力学基本方程麦克斯韦关系式热力学在化学中的应用化学反应的热效应化学平衡相平衡03化学动力学基础Chapter化学反应速率的概念与表示方法化学反应速率表示方法摩尔浓度变化率、质量浓度变化率、气体分压变化率等化学反应速率理论简介碰撞理论过渡态理论01020304浓度越高，反应速率越快。

反应物浓度温度越高，反应速率越快。

温度催化剂可以降低反应的活化能，从而加快反应速率。

催化剂对于有气体参与的反应，压力的变化会影响反应速率。

压力影响化学反应速率的因素复杂反应动力学简介平行反应竞争反应连续反应根据反应条件（如温度、压力、浓度等）预测反应的速率。

预测反应速率通过调整反应条件（如温度、压力、催化剂等）来优化反应速率和选择性。

优化反应条件通过分析反应速率与各种因素的关系，可以推断出反应的机理和过渡态的性质。

研究反应机理化学反应速率理论的应用04电化学基础Chapter电化学基本概念与术语电化学电极电解质电离电导率将化学能转变为电能的装置。