physical  chemistry

 

课程编号：215112

课程总学时：90

学分：      5

课程类别：必修

主修专业：食品科学与工程、生物工程

先修课程：高等数学、普通物理、无机及分析化学、有机化学

 

物理化学研究化学变化、相变化及其有关的物理变化的基本原理，主要是平衡的规律和变化速率的规律。物理化学课程是食品科学与工程专业的一门必修的基础课，它包括理论教学及实验教学。

理论教学72学时，实验教学18学时，共90学时。

 

物理化学的理论研究方法是热力学方法、量子力学方法及联系宏观现象的微观结构的统计力学方法。对工科学生说，热力学方法是主要的，基本的；后两种方法的重要性日益增加。通过本门课程的学习，学生应比较牢固地掌握物理化学基础理论知识的计算方法，同时还应得到一般科学方法的进一步训练，增强提出问题、分析问题和解决问题的能力。科学方法的训练应贯彻在课程整个过程中，特别是要通过热力学和动力学学习，使学生进一步熟悉从实验结果出发进行归纳和演绎及由假设和模型上升为理论，并结合具体条件应用理论解决实际问题的一般科学方法。

 

1、理论教学的基本要求

    以下按化学热力学、、化学动力学、界面现象和电化学四个部分列出基本要求，基本要求大体上划分为“了解”、“理解”（或“明确”、“掌握”或“会用”）三个层次。

（1）化学热力学

1、热力学基础

理解下列热力学基本概念：平衡状态，状态函数，可逆过程 。

理解热力学第一、第二、第三定律的叙述及数学表达式。明确内能、焓、熵、吉布斯函数、亥姆霍兹函数、标准生成焓、标准熵及标准生成吉布期函数的定义并会应用。

掌握在物质的P、V、T变化，相变化及化学变化过程中计算热、功和各种状态函数变化值的原理和方法。将热力学一般关系式应用于特定系统时，会应用状态方程（主要是理想气体状态方程）及热力学数据（热容、相变热、蒸气压等）。

理解热力学基本方程。

了解麦克期韦关系式的推导。

明确热力学公式的适用条件。掌握熵增原理及平衡判据的一般准则。

2、溶液及相平衡

了解偏摩尔量及化学势的概念。

掌握并会应用克拉佩龙方程和克拉佩龙一克劳修斯方程。

理解拉乌尔定律及亨利定律。了解理想系统（理想溶液及理想稀溶体）中各组分化学势的表达式。

了解活度和活度系数的概念计算。理解相律的意义并会应用。了解相律的推导。

掌握单组分系统及二组分系统典型相图的特点和运用。能用杠杆规则进行分析与计算。

3、化学平衡

明确标准常数的定义。了解等温方程和等压方程。

能利用热力学数据计算平衡常数及平衡组成。能判断一定条件下化学反应可能进行的方向。

（2）化学动力学

明确化学反应速率、反应速率常数及反应级数的概念。

掌握一级和二级反应的速率方程及其应用。

了解典型复杂反应的特征。了解处理对行反应、平行反应和连串反应的动力学方法。

了解基元反应及反应分子数的概念。了解稳态近似法、平衡近似法及控制步骤的概念。

理解阿累尼乌斯方程的意义并会应用。明确活化能及指前因子的定义。

（3）界面现象

理解表面张力及表面吉布斯函数的概念及其与接触角、润湿、铺展的联系。

了解弯曲液面对热力学性质的影响，了解拉普拉斯公式及开尔文公式的应用。了解介稳状态与新相生成的关系。

了解溶液界面的吸附及表面活性物质的作用。了解吉布斯吸附公式的含义和应用。

理解物理吸附与化学吸附的含义和区别。理解兰格缪尔单分子层吸附理论和吸附等温式。

（4）电化学

理解表征电解质溶液导电性质的物理量（电导率、摩尔电导率、离子淌度、迁移数）。

理解离子平均活度及平均活度系数的定义。了解离子强度的定义。

理解离子氛的概念及德拜一许克尔极限公式。

了解可逆电池的概念。

掌握电池电动势的计算及其应用。

 

实践环节为物理化学实验。

物理化学实验是本门课程必不可少的组成部分，物理化学实验的目的一方面是使学生通过实验，巩固和加深对基本概念和基本原理的理解，另一方面是培养学生基本实验技能和动手能力，要求学生通过物理量的实验测定，初步掌握物理化学实验中常用仪器的使用方法，提高基本实验技能和动手能力，对仪器的选择和配套有所了解，会处理实验数据，用实验数据作图和撰写的实验报告，本课程应完成6个实验，实验时数为28学时为18学时。

 

1、通过本课程的学习，使学生明确物理化学的重点概念及基本原理。

2、掌握物理化学的基本计算方法 和基本实验技术。

3、通过本课程的学习，进一步得到一般科学方法的训练，增强分析和解决物理化学方面实际的能力。

 

总学时90学时，理论教学72学时，实验教学18学时

序号	授课内容	学时	实   验  内  容	学时
1	气体	4	恒温槽的装配与性能测试（上）	3
2	热力学第一定律	10	双液系气液平衡相图（上）	3
3	热力学第二定律	10	液体饱和蒸气压测定（上）	3
4	多组分系统	6	电动势的测定（下）	3
5	化学平衡	8	表面张力测定（下）	3
6	相平衡	6	乙酸乙酯皂化反应速度的测定（下）	3
7	电化学	10	燃烧焓的测定*	（3）
8	表面现象	8	氨基甲酸铵的分解*	（3）
9	化学动力学	10

*为选做内容

 

1、教学用书：《物理化学》天津大学宋世谟主编

2、参考书：《物理化学》，付献彩编

          《物理化学简明教程》印永嘉编