第1章　緒論

1.1　物理化學(xué)的學(xué)科概念及作用

人類認(rèn)識自然，改造自然，最先是從認(rèn)識“火”，即燃燒現(xiàn)象開始的。從提出“燃素說”到“能量守恒及其轉(zhuǎn)化定律”，差不多經(jīng)歷了兩個(gè)世紀(jì)，而物理化學(xué)就是在18世紀(jì)開始萌芽的。18世紀(jì)中葉，俄國科學(xué)家羅蒙諾索夫（1711—1765）最早曾使用過“物理化學(xué)”這一術(shù)語。到1887年，德國科學(xué)家奧斯特瓦爾德（1853—1932）和荷蘭科學(xué)家范霍夫（1852—1911）合辦的德文《物理化學(xué)雜志》創(chuàng)刊，從此，“物理化學(xué)”這一名稱逐漸普遍被采用。

物理化學(xué)是化學(xué)科學(xué)的理論基礎(chǔ)，是從物質(zhì)變化的物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系入手，應(yīng)用物理學(xué)的觀察、測量和數(shù)學(xué)的處理方法來研究p、V、T變化、相變化、化學(xué)變化等物質(zhì)變化的普遍性規(guī)律的一門分支學(xué)科。

現(xiàn)代物理化學(xué)是研究所有物質(zhì)系統(tǒng)的化學(xué)行為的原理、規(guī)律和方法的學(xué)科。涵蓋從宏觀到微觀性質(zhì)的關(guān)系規(guī)律、化學(xué)過程機(jī)理及其控制的研究。它是化學(xué)以及在分子層次上研究物質(zhì)變化的其他學(xué)科領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)。對環(huán)境專業(yè)的學(xué)生來說，物理化學(xué)是一門重要的基礎(chǔ)課程，是除無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)以外的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，同時(shí)又為其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)提供方法和理論指導(dǎo)，在基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程之間起著承上啟下的樞紐作用。

物理化學(xué)研究的兩大規(guī)律是平衡規(guī)律和速率規(guī)律，這是物理化學(xué)的研究核心。

平衡規(guī)律：當(dāng)系統(tǒng)的平衡態(tài)改變時(shí)，能量、體積和各物質(zhì)的數(shù)量變化的規(guī)律。

速率規(guī)律：熱量、動量和物質(zhì)的傳遞以及化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)的數(shù)量隨時(shí)間變化的規(guī)律。

平衡規(guī)律和速率規(guī)律的研究方法如圖1-1所示。

圖1-1　平衡規(guī)律和速率規(guī)律的研究方法